介质覆盖金属光栅混合表面等离子模式光学特性研究

采用时域有限差分法与耦合模理论,研究了介质覆盖金属光栅表面等离子混合模式的光学共振特性。研究结果表明,在所研究的结构中,覆盖介质支撑的混合表面模式与金属光栅所支撑的表面等离子模式相互作用引起抗交叉效应;利用耦合模理论,对此系统的反射特性进行了建模研究,得出了减小吸收的条件。此耦合系统的所有光学特性都采用了时域有限差分法进行验证,理论结果与数值模拟结果一致。     

透射式位相光栅矢量衍射特性的实验研究

实验研究了透射式全息位相光栅的矢量衍射特性,实验结果表明当光栅常数接近或小于入射波长时,等光强的P、S偏振光入射,其各级衍射光强明显不同.经分析得知这种偏振依赖是由两方面的因素引起：玻璃基底的影响和光栅本身的矢量衍射特性所致.用时域有限差分方法（FDTD）模拟了光与位相光栅的相互作用,结果表明光栅本身的偏振依赖是由矢量衍射中P、S偏振光在光栅中形成的相对位相延迟不同引起的.     

15-50μm宽波段远红外窗口材料的研制

采用塑料作为15-50μm波段的高温超导红外探测器窗口材料.SEM分析结果表明材料的断裂属于韧性断裂,即其耐机械冲击能力强,适合于作窗口材料.研究过程中还发现,成型压力对材料的透过率没有影响,我们选定厚度为2mm的样品做窗口材料,其15-50μm波段透过率大于50%.断裂强度测试分析表明样品在115℃下可安全使用.     

Ag—MgF_2弥散结构复合薄膜的光学吸收特性

金属纳米颗粒和电介质基体构成弥散结构复合薄膜,由于局域表面发生等离子体共振效应,复合薄膜在一定光谱范围内会出现吸收峰增强的现象,而金属颗粒体积分数是影响共振吸收峰位置和强度的关键因素.分别采用有效介质理论和时域有限差分法对复合薄膜的吸收特性进行计算,讨论改变掺混颗粒体积分数对薄膜吸收率的影响.研究得出,随着体积分数的增加,更易在可见光波段产生强吸收峰.这一研究结果有助于掌握弥散结构复合薄膜吸收特性的影响机理.     

用等效介电常数研究多层多导体系统模型

在设计多层多导体系统时，通常采用快速多极子算法、直线法等来计算多层多导体系统的电容电感矩阵，其计算量随着系统介质分界面数量的增加而增加．利用时域有限差分法，推导出单元网格内的等效介电常数公式，给出了用等效介电常数研究多层多导体系统的几种简化模型，以及用HFSS得到的仿真结果．等效介电常数的引入简化了多层多导体系统的模型，从而减少了用快速多极子算法、直线法等来提取多层多导体系统电容电感矩阵时的计算量．     

开口谐振环结构负折射率材料对电磁波偏振特性的影响研究

电磁波在经过负折射率材料以后,偏振状态会有所改变.对开口谐振环电磁响应特性了解的基础上,采用时域有限积分方法,分别研究了方形、六边形和圆形开口谐振环负折射率材料在不同频率处以及斜入射时对电磁波偏振特性的影响.仿真结果表明,不同的结构、频率和入射角度,电磁波偏振翻转的程度有所不同.研究结果可为电磁波偏振状态的调控提供一定的理论依据和借鉴.     

等离子体覆盖导体柱双站散射特性的PLJERC-FDTD分析

本文采用了一种新的既保证了计算的高效率。又有较高的计算精度的色散介质的FDTD算法称为分段线性电流密度递归卷积FDTD算法(PLJERC)的计算公式．研究了非均匀等离子体覆盖导体柱的散时特性．对TM波垂直入射时的双站、宽带仿真结果的分析表明。等离子体包层可以较大地减少雷达目标的电磁回波能量,衰减量与多种参数有关．     

含偶氮苯聚合物线性偏振全息光栅的物理特性

为了提高线性偏振全息光栅的衍射率,对含偶氮苯本体聚合物的线性偏振全息光栅的工作原理进行研究.通过琼斯矩阵推导正交线性偏振全息光栅的传输矩阵T,对传输矩阵进行傅里叶变换,进而得到各阶衍射波的传输方向和信号强度,理论公式表明,其一阶衍射率可达到50％.当含偶氮苯本体聚合物受到2个正交线性偏振光的照射时,通过Pump-pro...     

一种单向介质辐射器的数值模拟

在PC机上应用扩展虚拟内存技术对一种单向介质辐射器(UDR)模型进行了FDTD模拟,求出了远场区辐射方向图,得出的数值结果与实测值较好地吻合;讨论了前后功率流,证明了这是一种仅在正前方有极强辐射的定波束高增益天线原型。该天线适合移动通信的手机天线、防撞雷达、空间功率合成器等特殊应用。     

一种通信波段强度比灵活可调的SPP分束器

提出了一种基于金属纳米线结构的等离子体分束器。该分束器由3条直纳米线和1条环形纳米线组成,具有1个输入端和2个输出端。在输入端注入圆偏振光,所激发的表面等离子体激元(SPP)沿纳米线向前传播。采用时域有限差分法分析了分束器两端光强度的辐射比值,结果表明,2个输出端的光强度之比受输入端与输出端及2个输出端之间夹角的调控效果较为明显。可以改变输出端与输入端的夹角,或者2个输出端之间的夹角来调节2个输出端的光强度之比。通过对结构参数的优化,在通信波长1310nm和1550nm实现了分束比可宽范围调整的等离子体分束器。这些特性显示了在未来光子器件集成和传感设备中的潜在应用。     

波导宽壁缝隙耦合器的全波分析

使用FDTD法对由两正交矩形波导构成的宽壁缝隙耦合器进行了严格的分析.通过对两种类型缝隙(纵向/横向缝隙和斜向缝隙)的分析,得出了耦合器在不同的波导尺寸及频率下散射系数、谐振长度的变化特性,这些结果与矩量法求得的结果完全吻合.还利用得出的特性分析了一种带有短路器的耦合器系统,为缝隙阵天线的综合设计提供参考.     

二维偏振无关全吸收光栅传感器的研究

采用时域有限差分方法,根据金属光栅结构表面等离激元增强吸收特性,设计了一种偏振无关的二维全吸收结构,并对各参数的影响以及传感特性进行了分析。研究结果表明,正入射情况下,在波长818nm处,吸收效率可达到98.90%以上。通过调整光栅结构参数,在保证吸收效率的基础上,吸收峰值波长可线性变化,结构的吸收特性对20°以内的入射角度不敏感。此外,吸收峰值波长对折射率变化十分敏感,FOM*的值可以超过300。这些优良的性质使这个结构在折射率(Refractive Index,RI)传感器上可以有很好的应用。     

双负媒质的GPU-FDTD并行计算研究

本文研究了基于计算统一设备架构(CUDA)的图形处理器(GPU)对双负媒质(DNG)电磁散射规律的并行计算的实施。由于Z变换理论的时域有限差分法可以计算双负媒质中电磁波的散射和传播,同时在空间上具有天然的并行性,因此非常适用于在GPU上实现并行计算。本文引入Drude模型,给出了左手媒质中FDTD迭代公式,研究了基于GPU的并行FDTD方法,最后通过数值仿真实验以及结果证明该方法的正确性和高效性。     

双负媒质的 GPU - FDTD 并行计算研究

本文研究了基于计算统一设备架构（CUDA）的图形处理器（GPU）对双负媒质（DNG）电磁散射规律的并行计算的实施。由于Z变换理论的时域有限差分法可以计算双负媒质中电磁波的散射和传播,同时在空间上具有天然的并行性,因此非常适用于在GPU上实现并行计算。本文引入Drude模型,给出了左手媒质中FDTD迭代公式,研究了基于GPU的并行FDTD方法,最后通过数值仿真实验以及结果证明该方法的正确性和高效性。     

基于FDTD汽车点火系统电磁辐射的研究

电磁兼容是现代汽车设计中的关键及难点问题,点火系统是汽车内电磁辐射干扰的主要激励源,对点火系统电磁辐射计算方法的研究,是汽车电磁兼容问题研究的热点.在推导含电阻元件Yee元胞的时域有限差分法算式的基础上,构建了合理的激励源模式,借助AUTOCAD技术,建立了计算某型号汽车点火系统电磁辐射强度的时域有限差分法模型,并计算出了该型汽车点火系统高压导线在车内产生的辐射电场值.相关工作和结论对汽车电磁兼容问题的分析与预测具有一定的参考价值.     

人体对手机辐射吸收剂量的仿真研究

基于时域有限差分法在两种电磁辐射源作用下,对人体组织的局部比吸收量分布进行了数值分析计算,并利用三维数值电磁仿真软件对人体局部的比吸收率分布进行了仿真分析计算。结果表明,人体组织对电磁辐射吸收剂量的分布极不均匀,它与辐射频率、辐射强度、暴露时间以及人体组织的导电率、介电常数等多种参数有关。仿真研究表明减少手机表面电流、避开人体谐振频率可以减少人体的比吸收率。     

基于FDTD的舰载活动设备电磁特性研究

针对舰载活动设备产生的电磁干扰不易消除而需准确评估问题,以舰载吊车为例,采用时域有限差分法分析了舰载吊车在收起和工作状态下的电磁场特性变化.为提高建模精度,引入平均电参数对金属设备进行建模.通过坐标变换,提出了修正的差分方程对金属设备与Yee网格不重合的边缘部分进行模型修正.通过算例对比验证了算法的有效性.仿真结果表明...     

基于时域有限差分法的二维光子带隙结构的能带研究

时域有限差分法是解决Maxwell方程最常用的一种方法,在计算光子晶体能带结构的问题上,时域有限差分法可应用的结构范围更为广泛。本文用时域有限差分法分析二维光子晶体的色散特性,和参考文献的结论吻合得很好。     

基于FDTD法的开孔腔体电磁耦合效应研究

基于FDTD(时域有限差分法)对任意入射电磁波对电子设备带孔缝腔体的耦合效应进行了研究。对典型电子设备的开孔腔体进行仿真,计算不同情形下腔体内场强分布,根据仿真数据进行分析,得出一定的耦合规律,从而进行更好的屏蔽设计。研究结果表明:入射波正对孔缝照射时耦合效应最强,背面照射次之,腔体侧面照射时耦合效应最弱;入射波极化方向与孔缝长边垂直时耦合效应最强,两者角度越小耦合效应越弱;孔缝在腔体壁正中心时耦合效应最强,越靠近边缘耦合效应越弱;孔缝形状和入射波极化角度的规律一致,即孔缝与入射场强垂直的边越长,则入射波对腔体的耦合效应越强。