平板掺杂光子晶体中电磁波的缺陷模

为了研究1维平板掺杂光子晶体中电磁波的模式及其缺陷模特性,推导出1维平板掺杂光子晶体中电磁波的各个模式满足的条件,利用特征矩阵法计算出TE波和TM波各模式的缺陷模随模式量子数和平板厚度的变化规律,得出了一些不同于1维非受限掺杂光子晶体缺陷模的新特征。结果表明,电磁波的模式由模式量子数确定,缺陷模与模式量子数和平板厚度有关。     

固-液结构平板掺杂声子晶体的滤波特性

为了研究一维固-液结构平板掺杂声子晶体的滤波特性,利用一维固-液结构平板掺杂声子晶体中弹性波横向受限的条件,推导出弹性波在一维固-液结构平板掺杂声子晶体中各个模式满足的关系式。研究了弹性波各模式的缺陷模随模式量子数和杂质厚度的变化规律。这些结果可用于声子晶体滤波器的设计。     

平板光子晶体中电磁波的全反射贯穿特性

为了研究一维平板光子晶体中电磁波的全反射贯穿效应,利用传输矩阵法计算了电磁波在大于全反射角入射一维平板光子晶体的透射率。在透射波中发现了全反射贯穿效应。得出了全反射贯穿效应随模式量子数的变化规律,全反射贯穿效应随平板厚度的变化规律,全反射贯穿效应随周期光学厚度的变化规律。     

一维平板光子晶体中电磁波的模式和带隙

利用特征矩阵法研究了一维平板光子晶体中电磁波的模式及其带隙结构。推导出一维平板光子晶体中电磁波各个模式满足的条件,计算出TE波和TM波各模式的禁带随模式量子数、平板厚度以及入射角的变化规律。得出了一些不同于一维非受限光子晶体禁带的新结构。     

平板光子晶体全反射贯穿效应的滤波特性

为了研究一维平板光子晶体中电磁波的全反射贯穿效应,利用传输矩阵法计算了电磁波在大于全反射角入射一维平板光子晶体的透射率。在透射波中发现了全反射贯穿效应。得出了平板光子晶体的全反射贯穿效应随模式量子数、周期数、平板厚度的变化规律。为设计性能优良的光子晶体滤波器提供了理论依据。Abstract：关键词：Key words：     

可调谐光子晶体偏振通带滤波器的理论研究

通过对设计出的一维掺杂光子晶体的数值计算和理论分析,得出了TM波和TE波缺陷模随入射角变化的特征以及TM波缺陷模随杂质光学厚度的变化特征为:TM波的缺陷模透射峰在入射角为0～π/2范围内均存在,而TE波的缺陷模透射峰只在入射角为0～0.65 rad范围内存在;在一定波长范围内TM波缺陷模的波长随杂质光学厚度近似呈线性变化.以此为基础,设计出滤波通道波长的可调范围达290 nm、滤波通道半高宽的可调范围在1.5～3 nm、滤波通道的透射峰值大于0.98的可调谐一维光子晶体偏振通带滤波器.     

杂质色散对一维光子晶体偏振滤波特性的影响

利用杂质的色散关系和特征矩阵法研究了一维光子晶体中TE波和TM波的滤波通道的变化特征,碍出了TE波和TM波的滤波通道随色散强度、入射角、杂质厚度的变化规律.色散强度、入射角、杂质厚度能够对一维光子晶体中TE波和TM波的滤波通道产生明显的影响.利用TE波TM和波滤波通道随色散强度、入射角、杂质厚度的变化规律,可以有效地实现对TE波和TM波滤波频率和频率宽度的控制.     

1维方形掺杂光子晶体波导中缺陷模的色散特性

为了研究1维方形掺杂光子晶体波导中缺陷模的色散,采用特征矩阵的方法研究了1维方形掺杂光子晶体波导中TE波和TM波缺陷模的变化特征,得到了TE波和TM波的缺陷模随色散强度、色散厚度变化的结果。结果表明,色散强度和色散厚度都会对1维方形掺杂光子晶体波导中TE波和TM波的缺陷模产生明显的影响;利用TE波和TM波的缺陷模随色散强度、色散厚度的变化规律,可以有效地实现对1维方形掺杂光子晶体波导中TE波和TM波各传输模式的有效控制。     

一维掺杂光子晶体缺陷模的全貌特征

通过一维掺杂光子晶体缺陷模的三个不同角度的立体图以及它们对应的俯视切面图,全面地研究了缺陷模随杂质光学厚度、杂质折射率以及光子晶体折射率的变化关系,得出了一维掺杂光子晶体缺陷模的全貌特征,并得到以下重要结论:缺陷模透射峰随杂质光学厚度变化呈周期性的出现,在同一周期上缺陷模的波长随杂质光学厚度呈线性变化;缺陷模透射峰的半高宽度随杂质折射率的增加而减小,但陷模透射峰的高度不受杂质折射率变化的影响;光子晶体的折射率对缺陷模透射峰的峰高和半高宽度都有显著的影响.     

光子晶体双通道可调谐偏振滤波器的设计

通过对设计出的一维掺杂光子晶体的数值计算和理论分析,得出了两个偏振态缺陷模的透射峰的变化特征为：TM波其缺陷模透射峰在入射角大于0.75（rad）范围内有多条明显的缺陷模透射峰带,而TE波在入射角大于0.75(rad) 范围内没有缺陷模透射峰;TM波缺陷模透射峰的波长 随杂质光学厚度 近似呈线性变化,并且同一空气膜厚度值可以截到两个波长不同的透射峰。以此为基础设计出：滤波通道波长可调范围大于100nm 、滤波通道的半高宽可调范围在1 nm — 6nm、滤波通道透射峰值大于0.98的一维光子晶体双通道可调谐偏振滤波器。     

矩形波导中主模电磁波传播特性研究

矩形波导主模电磁波是波导传输中使用最多的模式。为了能深入了解其传播特征。从波导的截至波长入手,讨论了电磁波单模传播的条件。得出结论：主模传播需要电磁波波长和波导尺寸之间满足一定关系。推导出主模电磁波的场方程,利用该场方程,结合一定尺寸的矩形波导管,模拟出一定频率的主模电磁波分布图,进而总结了主模电磁波传播的主要特征。这...     

杂质吸收对光子晶体缺陷模偏振态的影响

引入复折射率并利用特征矩阵法,研究了杂质的吸收对TE波和TM波缺陷模透射峰的影响.得出:杂质的消光系数对TE波和TM波的缺陷模透射峰都有显著的影响,但对TE波缺陷模的影响比对TM波缺陷模的影响更为明显.当消光系数一定时,TE波的缺陷模透射峰随入射角的增大而迅速减小,而TM波的缺陷模透射峰随入射角的增大而增大.利用这一特性可以设计光子晶体偏振滤波器.     

各向异性矩形掺杂光子晶体的缺陷模及量子效应

为了研究1维各向异性矩形掺杂光子晶体中缺陷模及量子效应,采用特征矩阵法研究了光波在其中出现的模式量子效应,并计算了TE波和TM波各模式缺陷模的变化规律,得出了1维各向异性矩形掺杂光子晶体缺陷模的新结构.结果表明,缺陷模的频率和透射角都随模式量子数的增加而增大,同一模式缺陷模的频率随矩形边长的增加而减小.     

含负折射率光子晶体缺陷模偏振态的吸收特性

为了研究含负折射率掺杂光子晶体各缺陷模偏振态的吸收特性,引入复折射率并利用光学特征矩阵法进行分析,结果表明：杂质的消光系数对TE波和TM波的缺陷模均有影响,但对TE波的影响更为明显;当消光系数一定时,对TE波而言,中心波长相对较大的两个缺陷模透射峰值均随入射角的增加而迅速减小,而TM波的三个缺陷模透射峰均随入射角的增加而增加。利用这一特性可以设计双（多）通道光子晶体偏振滤波器。     

电磁吸波材料中的阻抗匹配条件

电磁吸波材料研制中一个关键性问题就是匹配规律问题.根据电磁波与材料相互作用的原理,从电磁波在材料中传播的波阻抗关系出发,探讨并提出了电磁波在电磁吸波材料表面无反射吸收时的阻抗匹配条件,讨论了该匹配条件的物理意义,并应用电磁场数值方法验证了其正确性和适用性.该匹配条件简单明晰,它对于研制高水平的电磁吸波材料具有重要的指导作用.     

An FDTD model for low and high altitude lightning-generated EM fields

To explore lightning-generated electromagnetic wave behavior and lightning-related ionospheric phenomena, a full-wave two-dimensional cylindrical finite-difference time-domain (FDTD) model was developed to simulate lightning-generated electromagnetic wave propagation in the ionosphere with high altitude and long distance capabilities. This FDTD model removes the approximations made in other similar models to extend its applicability, and incorporates a variety of existing methods and new techniques. A dispersive and anisotropic realization of the nearly perfectly matched layer (NPML) absorbing boundary condition is adopted in this numerical model for ease of implementation. Earth curvature is included in the model through the modified refractive index method. The surface impedance boundary condition is adopted to treat arbitrary but homogeneous ground parameters. We quantify the errors through dispersion relations, and the solution convergence is analyzed. Comparisons between our simulation, numerical waveguide mode theory, and experimental data validate this model and show its capabilities compared to other methods. Although this FDTD model was developed for the lightning-generated electromagnetic field simulation, it is also applicable for other very low frequency (VLF, 3-30 kHz) and extremely low frequency (ELF, 3-3000 Hz) wave propagation problems.     

等离子体中电磁波色散关系的PIC粒子模拟

等离子体参数的变化对在其中传播的电磁波有重要影响,文章采用周期性边界条件的二维PIC粒子模拟程序对电磁波在等离子中的传播过程进行了数值模拟,给出了电磁波在不同密度等离子体中传播的色散关系,得到了电磁波在等离子体中的传播特性。其结果,将作为进一步实现电磁波与等离子体中空间电荷波产生波-波相互作用过程模拟的基础。