任意曲线槽波导色散和损耗特性的高次有限元分析

本文用高次有限元法分析了任意形状槽波导的色散和损耗特性.该方法的有效性和可靠性由实验和其它计算结果所证实.文中对诸如矩形、三角形、抛物、椭圆和余弦等形状的槽波导进行了系统的研究.计算结果表明,不同形状槽波导具有相近的色散特性,但损耗相差很大,其中V形槽波导损耗最小,大约是矩形槽波导的一半.文中给出的曲线可供设计槽波导元件和电路时参考.     

单轴介质加载槽波导的色散特性

本文讨论了各向同性介质填充或部分填充槽波导的分区谱域导抗法,利用文献[7],直接半分区谱域导抗法应用到单轴各向导性介质。对单轴介质加载槽波导的色散特性进行分析,给出了数值结果。     

部分介质填充槽波导色散特性的网络分析

本文给出了部分介质填充单槽和非对称双槽波导的横向等效网络。以此为基础,用微波网络方法分析了各种槽波导的色散特性,并将所得到的数据与用其它方法得到的结果进行比较,两者吻合好。证实本方法在保持有高的计算精度的情况下极大地简化了分析和求解过程。文中通过对宽带槽波导定向耦合器的具体设计,证明了本方法在槽波导电路分析和设计中的重要实际意义。     

槽波导色散特性的模匹配法分析

槽波导是一种很有前途的毫米波传输结构。本文用模匹配法分析了单槽波导和非对称双漕波导的色散特性,给出了n阶近似的色散方程的一般公式,据此编制了求解单槽波导和非对称双槽波导色散特性的通用程序,利用该程序对若干单槽和非对称双槽波导色散特性进行了计算,并与已有的数据进行了比较,获得了十分一致的结果,从而证实了所给公式和程序的正确性和可靠性。     

采用边界元法研究槽形波导的色散特性

本文提出了用边界元法分析槽形波导的方法。推导出了有关表达式,并对一典型例子进行了研究,计算了其色散特性;得到的数据均与其它方法的结果相吻合。由于本文方法推导简单,计算省时,所以是研究此类问题的有效途径。     

任意单模光波导模场半径的新定义及其与拼接损耗和色散的关系

本文给出了一种基于远场二阶矩的任意单模光波导模场半径的新定义,并给出了新定义及Hayata等的定义的远场形式。导出了两相同任意单模光波导的横向偏移损耗、角向偏移损耗与新定义及Hayata等的定义的关系式,导出了任意的各向同性单模光波导传播常数β和色散与新定义的简单关系式。光波导为圆对称时,我们的结果与已有结果完全一致。当光波导为椭圆芯光纤时,我们的公式与椭圆高斯近似的公式在形式上完全相同,只是模场半径的定义不同罢了。     

Si基槽型光波导的传输特性分析和传输损耗的测量

对Si基槽型(slot)光波导的传输特性进行了研究。 采用三 维时域有限差分(3D-FDTD)法研究了芯层中的光功率与波导槽型宽度及Si条带宽度之间的关 系,结果显示,槽型光波导具有很好的光功率约束效率,可以达到30%以上; 分析了光功率的变化规律及其优化,综合考虑光功率和光功率密度确定波导结构参数,实现 最佳光功率分 布,横向光功率分布沿x轴方向具有很好的约束效果,沿y轴方向呈现高斯分布;分析了底部Si薄层对光 功率的影响,100nm的底部Si薄层使得芯层的光功率下降50%,减小 底部Si薄层厚度有利于光功率约束效 率的提高;采用电子束刻写(EBL)技术和等离子刻蚀(ICP)技术制备了Si基槽型光波导,实验 研究了其传输损耗,结果显示,槽型光波导具有较低的传输损耗,达到13.5dB/cm。     

菲涅耳波导的波导色散特性分析

采用转移矩阵法对菲涅耳波导的波导色散特性进行了分析，讨论了波长、波导宽度和折射率差异参数对其波导色散的影响，并指出菲涅耳波导在色散补偿方面的应用。     

用有限元法分析任意截面槽波导

用有限元法分析了任意形状槽波导。在槽波导开放端口引进了吸收边界条件。对矩形槽波导、Ｖ形槽波导、圆形槽波导的分析表明，计算结果与实验值以及其它方法得到的结果有较好的吻合。     

波纹圆形槽波导的导体损耗特性

计及了空间谐波和槽内高阶模的影响,文中推导了波纹圆形槽波导传输主模HE(1)11的导体损耗计算公式.在一阶近似的条件下,给出了衰减常数随工作频率、波导内径和波纹凹槽内外径之比的变化曲线.结果表明,波导的纵向开槽可有效地降低波导的导体损耗.此外,随着内壁上波纹凹槽的内外径之比由大而小,衰减常数将在更大的波导内径下取得极小值,这提示器件的传输功率容量将可得到提高.     

圆型槽波导的结构与损耗的关系

本文在圆型槽波导一级近似特征方程求解的基础上,分析了圆型槽波导的损耗并给出了它们与圆型槽波导结构尺寸之间的关系。     

填充两层介质的矩型波导的色散特性

本文导出了两层介质填充的矩型波导的色散方程的解析表达式,讨论了填充多层介质的矩型波导的色散方程的有趣特点,计算了有效介电常数,对工程应用有参考意义。     

电容加载共面波导移相器的损耗特性

借助仿真软件Sonnet研究了金属导电层厚度、电导率和铁电薄膜介质损耗对移相器传输损耗和反射损耗的影响。结果显示:导电层的厚度超过2.0μm后,移相器的传输损耗不再随导电层厚度的增加而改变;随着导电层电导率的增加,移相器的传输损耗在高频段迅速减小;随着铁电薄膜介质损耗的减小,移相器的传输损耗在高频段下降很快;当介质损耗小于0.001时,移相器的传输损耗几乎不再减小。前述三种因素对反射损耗基本无影响。     

W波段V型曲折矩形槽波导行波管的模拟研究

分析了一种新型慢波线-V型曲折矩形槽波导慢波结构,利用电磁仿真软件CST及HFSS对其高频特性进行了模拟计算,并在此基础上设计了工作在W波段的V型曲折矩形槽波导行波管的互作用结构.利用CST粒子工作室对其注-波互作用特性进行了模拟分析.结果表明:W波段V型曲折矩形槽波导行波管能够有效放大微波信号,且频谱纯净.     

波纹圆形槽波导的色散特性

依据弗洛奎定理,在考虑空间谐波影响的情况下,利用边界场的连续性条件,导出了波纹圆形槽波导的色散方程.在此基础上进一步通过数值计算,分析了波导的几何结构参数对其传输主模HE11的低频截止点、高频截止点和快慢波分界点的影响,从而得到了波导的色散特性.数值分析结果表明,改变波导波纹凹槽的外、内径之比(b/a),可影响传播模式的频宽;调整纵向开槽的宽度(c/a)则可有效抑制高阶模的产生,这有助于扩展单模传输的频带宽度.文章最后利用波导谐振腔法测量了波导波长,实验值与理论值符合良好.     

对称非线性薄膜波导TE模的色散特性

用均匀（重整化）微扰方法分析Ｋｅｒｒ型非线性薄膜两侧为折射率相等的包层与衬底情形ＴＥ模的传播特性，传播常数用表征非线性的功率密度极值作为参数来表示。在微扰法失效情况下，用数值积分法求解。本文方法简便，节省机时，对典型实例的计算结果与精确数值计算结果十分符合。     

任意横截面形状同轴线的高次有限元分析

本文用高次有限元分析了任意横截面形状同轴线特性阻抗;给出了一个用二次元求解同轴线特性阻抗的通用程序。由于提出了一种便于编制通用程序的计算机自动区域剖分方法,使整个分析过程十分简便有效,大大提高了解题效率。文中对十余种不同横截面形状同轴线特性阻抗的计算,有力地证实了该程序的可靠性,通用性和准确性。同时,在数值分析的基础上,对高次元的解题效能进行了讨论。     

具有梯形截面凸状介质波导的色散曲线分析

本文利用WRM方法对具有梯形截面的凸状波导的色散曲线进行了分析和计算,其结果与实验值接近。这点非常有意义,因为即使波导截面不是短形,也可以用较简单的WRM方法来设计具有特定模式传播性质的条形波导。