一种快速而准确的谐振腔传输线模型

针对双频点近似的谐振腔传输线模型效率低和精度差的问题,提出了基于Padé逼近的快速算法,同时给出相应的快速而精确的Spice兼容谐振腔模型.与单节电路近似的双频点近似算法相比,由于使用多节的修正电路,所以Padé逼近算法能灵活地调整谐振腔传输线模型的精度和效率,并使模型的精度更高和效率更快.仿真结果表明,在效率上,使用Padé逼近算法的谐振腔传输线模型远高于双频点近似模型,尤其是平行耦合传输线数量较多时;在精度上,Padé逼近的模型的误差低于0.007%,优于双频点近似模型的误差0.3%.     

单负材料对平板波导的模式影响

研究了内包层为负ε材料（ENG）的对称5层平板波导的传输特性。研究表明,这种波导既支持振荡导模（所有TE模和m〉0的TMm模）的传播,又支持TM0,TM1模的表面波传输。在波导中可传输的TM模的模式数目比TE模多1支,同阶的TM模的有效折射率高于TE模。随着ENG层厚度的增加,振荡导模的有效折射率范围扩大。ENG层厚度达到一定后,对波导的传播模式的影响可以忽略。随着芯层厚度的减少,波导中可传输的模式数越来越少。芯层厚度达到一定程度后,就可以在波导中实现单模传输。     

基于PSO模式搜索法的硅基光波导相控阵光束优化

为了解决硅基光波导相控阵的光束优化问题,提出了一种基于粒子群算法的模式搜索的优化算法.该算法在分析不等间距对硅基光波导相控阵在栅瓣抑制方面的效果后,通过优化相邻阵元间距,改善阵内相邻阵元间相位差,从而起到抑制栅瓣的效果.仿真结果表明,基于PSO模式搜索法的优化效果良好,峰值旁瓣电平(PSLL)的最大值能够有效降低,并且运算时间和迭代次数与单个算法相比都有明显提升.采用该算法对远场光强分布图进行的优化,能够有效地抑制栅瓣,并在光束优化方面具有应用潜力.     

1×3多模干涉分束器的设计与仿真

利用导模传输分析方法描述了基于自映像原理的多模波导。以三维光束传播方法设计仿真了基于聚合物材料的多模干涉分束器。计算了正脊型波导的单模尺寸,结果表明波导宽度小于1.2μm时满足单模条件。进一步探究了多模干涉分束器长度和宽度的临界参数,其在可见光波段为输出场提供了最大值。多模耦合区的大小为12μm×113.5μm2。在多模耦合区引入锥形波导结构,有效地提高了器件性能。此器件具有易制备、较低的制备容差敏感度和结构紧凑的优点,符合光电集成的要求。     

递推随机有限元法求解随机结构频率的Padé改进

当结构频率和结构随机参数之间的关系呈强非线性时,采用递推随机有限元法求解某些高阶频率的误差有时会增大,对此,提出了一种用Padé逼近改进递推随机有限元法的新方法。首先,该方法将结构圆频率进行幂级数展开,通过递推求解获取展开式的扩展系数;然后,利用Padé逼近方法,得到该幂级数对应的Padé逼近有理分式中的所有系数,于是可获得频率的Padé逼近表达式。在变截面固支梁数值算例中,对随机变截面固支梁的圆频率进行了求解,与递推随机有限元方法的计算结果相比,文中方法得到的7~9阶频率更能逼近直接Monte-Carlo模拟法的结果,体现了新方法的改进效果。     

双瑞利衰落下等增益合并接收系统性能分析

基于双瑞利衰落模型,对等增益合并多支路接收系统的中断特性和平均误符号率性能展开研究.导出了等增益合并输出信噪比n阶矩的封闭表达武,基于Padé逼近原理得到了其相应矩生成函数的近似公式,采用基于矩生成函数的方法得到了系统中断概率和平均误符号率的近似表示武.仿真结果验证了理论方法和数学分析的有效性和准确性.     

Padé近似下模拟一般色散媒质的FDTD改进方案

为了方便模拟不同媒质的色散特性,提出了一种时域有限差分(FDTD)改进方案,适用于统一处理几类各向同性、线性、有磁电色散媒质的电波传播问题:媒质类型可以是Havriliak-Negami(H-N)媒质、Davidson-Cole(D-C)媒质、Cole-Cole(C-C)媒质、Debye媒质、常规(非色散)媒质或其任意组合;媒质属性可以是单极或多极的、有电耗的或无电耗的。该方案利用帕德(Padé)近似法,导出了一组整数阶的辅助微分方程(ADEs),既克服了其中分数阶导数的主要困难,又展现了通用性好、复杂度低的优势。通过对一维及三维算例解析、数值结果之间的对比,初步证实了改进方案的可行性和有效性。     

新型渐变折射率低损耗大角度Y分支器的研究

针对集成光学中普通Y分支波导分支角度小,不利于集成的问题,提出了一种新型基于渐变折射率波导的低损耗大角度Y分支结构,经过理论分析和大量的有限差分光束传播法仿真,结果表明在分支角度为10°时辐射损耗为0.176 dB,与传统Y分支相比,新型Y分支器具有损耗小,结构简单的特点。     

太赫兹波纹圆波导模式变换器的优化设计

提出一种基于复功率守恒技术(CCPT)的广义散射矩阵(GSM)优化方法设计太赫兹波纹圆波导模式变换器。与传统的基于耦合波理论(CWT)的优化方法不同, 广义散射矩阵法对模式变换系统进行准确的全波分析,避免了耦合波方程组在计算反向波幅值时的数值计算困难,缩短了计算时间。广义散射矩阵法、耦合波法和HFSS仿真法结果吻合很好,前者耗费时间远小于后两者。该研究为太赫兹源的径向渐变波纹圆波导模式变换器研究提供了一种重要的理论分析手段。     

非互易性波导的有效模折射率研究

研究设计了一种采用铁氧体材料、具有非互易特性的矩形波导,对波导内部旋磁材料平板内的电磁场分布进行分析求解,推导出在外偏置磁场作用下波导表面等离子体激元的单向传播性质,得到单向电磁边界模的色散关系;研究分析了该非互易性波导的有效模折射率的特点,以及结构参数对有效模折射率数值的影响。结果表明,该波导传播模式的数量随着波导宽度的增加而增多,而传播模式的有效模折射率却随之减小,并最终趋于一个稳定值。该现象不同于常规金属矩形波导,有望拓展非互易性波导结构在信息传输和光芯片集成领域的应用范围。     

圆柱腔宽带反相馈电模式滤波法研究

工作于TE01p模的圆柱腔具有高Q值低损耗的优点,但干扰模的存在使其宽频带的应用受到限制。文章在分析了圆柱腔中干扰模的场分布特点的基础上,设计了一种新的反射型馈电方式,采用宽带反相功分器将微波信号分两路馈入腔中,结合部分螺旋波导即可实现圆柱腔TE01p模式的纯净度。给出的测量结果表明,与采用传统直接馈电方式的谐振腔相比,在不损失品质因数的情况下,获得了良好的滤波性能。     

圆波导TE11模和TE21模的极化匹配

提出了旋转两个有特定移相量的移相器对ＴＥ２１模的极化进行任意变换的新方法，对ＴＥ１１模极化变换后波导内场得出更普遍的结果．为自跟踪天线和差模的极化同时与任意极化来波相匹配提出了新的措施和消除交叉耦合新方法．     

含色散左手材料非对称5层平板波导的模式特性

系统研究了含色散左手材料作为芯层的非对称5层平板波导TE波的传输特性,重点讨论了芯层色散、芯层厚度和覆盖层折射率对波导的影响,并与无色散5层平板波导做了比较。研究表明,导波和表面波都可以在这种波导中传播;TE0模只有表面波,TEm（m〉1）模只有导波,TE1模既有导波又有表面波;TEm（m≥1）各模均存在双模现象。     

基于最大均值差异的多模态过程过渡模态识别方法

为了更好地揭示多模态过程的运行状态和数据分布变化规律,提高后续建模精度,提出基于最大均值差异（MMD）的多模态过程的过渡模态识别方法. 引入滑动窗口对数据进行切割,使用最大均值差异对多模态过程数据的分布差异进行度量,通过与稳定模态阈值α比较区分过程数据的稳定模态和过渡模态. 在过渡模态段内减小滑动窗口窗宽,利用过渡模态阈值β识别出过渡子模态. 数值仿真实验的模态识别结果表明,所提方法可以准确检测出输入变量期望值的阶跃变化,实现对模态的准确识别. 田纳西伊斯曼（TE）过程仿真数据实验表明,所提方法可以有效地划分出合理的模态,进而选择出分布最相近的历史模态建模,提高多模态过程的软测量建模精度.     

一类大集合p元低相关序列集的线性复杂度研究

构造具有大线性复杂度和大集合容量的p元低相关序列集对码分多址(CDMA)通信系统具有重要的意义。采用Klapper的方法,利用d-型函数,构造了一类具有大集合容量的p元低相关序列集S(r)。该序列集的集合容量为p2n,序列的周期为pn-1,相关函数的最大边峰值为4p(n)/(2)-1。利用Key的方法,证明了当p=3或p=5该序列集的最小和最大线性复杂度分别为2(n)/(2)-2n和3(n)/(2)-1×2(n)/(2)-2n;而当p>5时,证明了其线性复杂度的最大和最小值分别大于3(n)/(4)-1×2(n)/(4)-2n和2(n)/(4)-2n。该序列集能极大地提高CDMA通信系统的安全性。     

自适应声学结构中基于声辐射模态的有源控制策略

研究了结构振动模态和声辐射模态之间的对应关系,并利用该关系建立了一种新的自适应声学结构有源控制策略,即引入单个或多个次级结构抵消初级结构振动模态对应的主导声辐射模态,使得主导辐射模态的声功率最小,从而控制总辐射声功率。研究结果表明:利用该控制策略,只需引入4个次级板同时抵消结构前4阶辐射模态的声功率,即可控制结构所有振动模态的声辐射,在宽频带范围内取得满意的控制效果。     

用平面波展开方法计算二维光子晶体带隙结构

应用平面波展开方法(PWM)计算了三角晶格和正方晶格二维空气柱光子晶体带隙结构。结果表明三角晶格和正方晶格二维空气柱光子晶体存在对应TE、TM模的带隙,并且在某些条件下存在完全带隙。比较而言,三角晶格结构光子晶体存在更大的完全带隙。     

双层芯色散补偿光子晶体光纤

为了抑制通信系统中脉冲的展宽,根据色散补偿理论,提出了一种由单一石英材料制成的双层芯光子晶体光纤(DCCPCF). 该光纤的色散值在155μm处可达到-6000ps/(nm〖DK〗•km). 理论分析表明,在传输过程中内芯基模和外芯缺陷模以相位匹配波长为临界状态,在内芯与外芯之间相互交替传输,并在匹配波长处因模式发生强烈耦合而引起折射率产生大幅度波动. 通过对结构参数d1、d2变化的情况下色散曲线的扰动情况进行分析,可为实际制备工作提供一定的理论指导.     

索杆张力结构静力位移场快速测量

提出一种新的静力位移扩展方法来快速测量索杆张力结构的静力位移场. 在特定荷载作用下,实际结构的静力位移可以近似表示为少数贡献模态的线性组合. 在此基础上,提出一种迭代策略来优选测点位置,以无偏估计贡献模态的组合系数,从而快速获得完整的静力位移. 针对结构模态不完全正交却被用作基向量的问题,引入主成分分析法来论证用结构模态代替自由度空间基向量的有效性. 以某200 m跨环形张力罩棚结构为例进行数值分析. 结果表明,所提方法具有较高的扩展精度,在加载点很多但贡献模态较少的荷载工况下能有效减少测点数量,从而大幅提高静力测试效率. 主成分分析结果表明,结构模态包含自由度空间完整的正交基信息,说明利用结构模态的线性组合来表示静力位移是有效的.     

基于Pade逼近的广义Lagrange混合有理插值

Lagrange插值建立在Lagrange插值基函数的基础之上,是一种便于理论分析的多项式插值。将传统的Lagrange插值方法和Pade逼近相结合,构造一种新的混合有理插值。对于每个插值节点处给定的形式幂级数,先在每个插值节点处求得其Pade逼近,然后用Lagrange插值基函数对它们进行加权组合,从而得到一种新的混合有理插值——广义Lagrange混合有理插值。新的混合有理插值方法通过选择每个插值节点处的Pade逼近,可以获得不同的混合有理插值,且包含传统的Lagrange插值作为特例。为了得到更精确的插值,进一步研究了基于Pade型逼近和基于扰动Pade逼近的混合有理插值。给出的数值例子表明了新方法的有效性。