平面分层媒质中二维非均匀结构的电磁逆散射问题

本文在研究平面分层媒质中二维非均匀结构的电磁散射的基础上，研究埋藏在平面分层媒质中的二维非均匀结构的电磁逆散射问题。     

弱散射条件下半空间有耗媒质的近似重建公式

对于半空间弱有耗媒质，本文导出了用反射系数重建媒质相对介电常数和电导率剖面的近摊似反演公式，它们以解析闭式给出。     

有源随机球粒媒质的非弹性多散射

依据有源分子的等效偶极子模型,本文首先用并矢格林函数方法给出了含有有源分子的单球粒的非弹性散射分析。然后,以建立的随机球状颗粒媒质的弹性多散射理论为基础,导出了含有有源分子的随机球粒媒质的非弹性多散射理论,给出了非弹性多散射场在整个空间的矢量球波函数展开,展开系数可由一组耦合线性方程解得。     

多极德拜色散媒质的时域电磁逆散射改进技术

在已有的经验模型中,多极德拜(Debye)模型最适合高精地描述生物组织、土壤、水等媒质的色散特性.为了同时反演这类媒质的电磁参数,本文提出了一种时域逆散射改进技术:分别应用迭代法和吉洪诺夫(Tikhonov)正则化技术克服逆问题的非线性和病态性困难;解析导出了目标泛函关于目标参数的梯度;迭代重建过程中,产生的正演、反演子问题分别选用时域有限差分(FDTD)法、共轭梯度(CG)法求解.噪声环境下,通过两个一维(1-D)的数值算例,初步证实了该技术的可行性和鲁棒性.     

时域反演德鲁色散媒质的电磁逆散射技术

德鲁(Drude)经验模型常用于描述等离子体、金属等媒质的电色散特性.利用宽带的时域测量数据直接反演电参数,相比单频(频域)技术而言,具有信息量大、成像分辨率高的优势.时域直接反演色散媒质电参数的主要困难在于它们是频率相关的.为了克服该困难,本文提出了一种时域电磁(EM)逆散射新技术:转而同时反演德鲁模型的4类频率无关的模型参数.该技术的主要环节为:(1)描述为含正则化项的约束最小化问题;(2)转化为无约束最小化问题;(3)解析导出梯度;(4)分别利用时域有限差分(FDTD)法、共轭梯度(CG)法迭代求解正演、反演子问题.在一维(1-D)、二维(2-D)两个数值算例中,所需的测量数据也由FDTD仿真值代替,并加入了加性高斯白噪声(AWGN).反演结果初步证实了该技术的性能.     

弱散射条件下半空间有耗媒质的近似重建公式

对于半空间弱有耗媒质,本文导出了用反射系数重建媒质相对介电常数和电导率剖面的近似反演公式,它们以解析闭式给出。     

非均匀介质薄筒的电磁逆散射

本文采用傅里叶级数展开的方法,处理截面为窄圆环的二维损耗介质体的电磁逆散射问题,根据介质体的散射场解析地表达出它的电参数。模拟计算得到满意的结果。     

混合场积分方程结合MLFMA分析导体介质复合目标电磁散射问题

针对组合目标电磁散射问题,采用一类新的混合场积分方程进行分析.通过合理选择比例系数组合表面电场和磁场积分方程,构造出具有良好收敛性的阻抗矩阵.MLFMA的迭代求解采用广义最小残差方法(GMRES),结合预条件技术进一步减少迭代次数,加速计算并提高处理电大尺寸导体介质复合目标的能力.研究了几类典型目标电磁散射特性并比较了计算效率,数值算例验证了该方法的准确性和高效性.     

基于随机平均梯度下降和对比源反演的非线性逆散射算法研究

采用非线性对比源反演(CSI)算法求解电磁逆散射问题时,在每次迭代过程中都涉及到求解散射场数据关于对比源和总场的微分,即Jacobi矩阵,该矩阵求解导致算法存在计算代价大和收敛速度慢等问题。该文在CSI框架下,采用一种基于随机平均梯度下降的对比源反演算法(SAG-CSI)代替原来的全梯度交替共轭梯度算法来重构介质目标介电常数的空间分布信息。该方法在每次迭代中只需计算随机抽取的部分测量数据在目标函数中的梯度信息,同时目标函数对未抽中的测量数据的梯度信息保持不变,用以上两部分梯度信息共同求解出目标函数的最优值。由模拟数据结果表明,该方法与传统CSI方法在成像精度相比拟的情况下,降低了计算代价并提高算法收敛速度。

     

Nonlinear Propagation of Coupling Optical Pulse under Compton Scattering in Laser Medium

After considering Kerr nonlinear effect,group velocity dispersion of host and gain distribution of active particle in laser amplifying medium,a basic equation describing propagation of the coupling optical pulse under the multi-photon nonlinear Compton scattering in the laser amplifying medium has been deduced. Besides,the profile and power spectrum of a picosecond-level super-Gaussian coupling pulse in the laser amplifying medium have been discussed when its central frequency coincides with the gain peak frequency of the laser amplifying medium.     

非线性系统自适应逆模理论及算法

本文在对输入过程作可分性的假设下,采用描述非线性系统的Block-oriented模型导出了自适应非线性系统应满足的广义Wiener-Hopf方程。由此出发得到了一类非线性系统的逆模理论解。类似于LMS算法提出了一种自适应逆模的实用算法。计算机模拟试验证实该算法以极高的精度收敛于理论解。     

用蒙特卡罗法研究高散射介质中的成像

用蒙特卡罗方法模拟了均匀介质中含有散射系数和吸收系数不同的物体时 ,物体的位置和大小对表面漫射强度时间响应函数的影响 ;在频率域分析了用幅度差和相位差成像时 ,物体位置和大小对成像质量的影响。结果表明相位的探测比幅度的探测灵敏 ,高频探测比低频探测灵敏 ;物体与光源的几何位置影响物体的像质 ,光源与物体共线时成像最灵敏 ,横向位置变化比纵向位置变化影响大 ;物体越大 ,成像效果越好 ,物体小到一定程度时 ,对幅度和相位的影响超出系统的探测能力 ,这决定成像系统的分辨率 ,它是诸多因素的综合     

矩阵摄动理论在二维有耗介质柱局部逆散射中的应用

本文提出二维有耗介质柱局部逆散射的矩阵摄动理论。作为生物体的简单模型，当二维有耗介质柱内部结构发生局部变化时，其散射电磁场随之改变。本文根据矩阵摄动理论导出了变化的散射场与介电常数，电导率之间的简明关系，并得到逆问题的各阶摄动解。     

用MEI—FD方法分析Chiral媒质的电磁散射问题

本文应用不变性测试分程和有限差分方法分析Ｃｈｉｒａｌ媒质的电磁散射问题。应用该方法时，要在所讨论的区域内建立起一组有关电场和磁场的耦合差分方程，并且要在截断边界上应用不变性测试方程建立起有关边界点系数的方程。文中给出了一些非均匀、有耗且具有电大尺寸任意横截面Ｃｈｉｒａｌ柱的雷达散射截面的数值结果     

手征材料涂覆导体目标电磁散射特性的PO分析

从Maxwell方程出发 ,推导出平面波照射下手征介质涂覆导体目标表面等效电磁流的一般表达式 ,并基于切平面近似 ,给出了计算手征介质涂覆导体目标电磁散射的物理光学 (PO)解。在此基础上 ,计算了T形结构及锥柱结构的散射特性 ,分析了手征材料参数对电磁散射的影响 ,得到了一些有益的结果。为电大尺寸手征介质涂覆导体目标电磁散射特性的快速估计提供了一种有效的手段     

任意截面导体柱的电磁散射数值解

卡门翼形和任意多边形是两种典型的不规则形体，由于其不规则曲边和尖锐的角点，它们的电磁散射问题给传统的FDTD数值求解造成了一定的困难，这是因为要获得较高的精度，必须细分网格，从而增加内存需求和计算时间，本文利用形体变换结合时域有限差分法的Thompson-FDTD方法对这两种典型的不利形体的散射问题进行了数值模拟，其结果进一步验证了Thompson-FDTD方法对散射体几何形状变化具有较强的适应能力和较高的数值精度。     

Kerr型介质界面上弱非线性TM表面波的传播特性

本文研究Ｋｅｒｒ型介质界面上弱非线性ＴＭ表面波的性质。数值计算表明了沿线性与非线性介质界面传播的ＴＭ表面波的自散焦特性。