电磁场与微波技术

O4412008011095载流矩形薄板在电磁场中的屈曲分析/王知人,王平,白象忠(燕山大学理学院)//吉林大学学报(信息科学版).―2007,37(3).―721～725.在载流薄板的磁弹性非线性运动方程、物理方程、洛仑兹力表达式及电动力学方程的基础上,导出了载流薄板磁弹性动力屈曲方程,并应用Galerkin原理把屈曲方程整理为Mathieu方程的标准形式,将载流矩形薄板在电磁场与机械荷载共同作用下的磁弹性屈曲问题归结为对Mathieu方程的求解问题。利用Mathieu方程系数λ和η的本征值关系,得出了载流薄板磁弹性动力屈曲临界状态的判别方程。并对不同边界条件、不…     

电感非线性RLC电路弹簧耦合系统3次超谐共振研究

研究电感非线性RLC电路弹簧耦合系统的非线性振动,应用拉格朗日一麦克斯韦方程,建立受简谐激励的具有电感非线性RLC电路弹簧耦合系统的数学模型.根据非线性振动的多尺度法,得到系统满足3次超谐共振条件的一次近似解以及对应的定常解.对其进行数值计算,分析系统参数对幅频响应曲线的影响.当系统3次超谐共振调谐值等于零时,幅频响应曲线的振幅最大.增大电压、极板面积和非线性电感系数,幅频响应曲线的振幅和共振区增大.增大极板间距、电阻和线性电感系数,幅频响应曲线的振幅和共振区减小.系统的固有频率随极板间距的增大而增大,随极板面积和线性电感系数的增大而减小.     

超晶格量子阱二阶非线性系统的动力学稳定性

在经典力学框架内和小振幅近似下,引入正弦平方势,把粒子的运动方程化为广义Duffing方程。在二次非线性情况下,把Duffing方程化为外尔斯特拉斯方程,并用外尔斯特拉斯函数分析了系统的相平面特征。用李雅普诺夫方法讨论了系统二次超谐共振,以及系统的稳定与临界条件。结果表明,适当调整参数就可以保证系统状态是稳定的。     

超高加速度冲击下微弹性梁限位块参数设计

针对20 000g超高加速度冲击下微电子机械系统(MEMS)陀螺微弹性梁限位块的参数合理设计,通过建立微弹性梁-限位块碰撞系统动力学方程,分析限位刚度和限位距对弹性梁冲击响应的影响以及弹性梁和限位块碰撞产生的二次冲击力,得出限位块限位刚度和限位距的设计原则,进而确定具体的参数范围,并利用有限元(FEA)仿真验证该设计原则的正确性。结果表明:在满足限位要求的前提下,限位距取值越小对提高微弹性梁的抗冲击性能越有利,同时合理的限位刚度可以有效抑制二次冲击力,保证碰撞系统的稳定性。限位参数设计方法对超高加速度冲击环境下MEMS陀螺设计有一定参考价值。     

弹性振幅放大器对参数激励压电俘能器的影响

该文提出在参数激励压电俘能器中增设弹性振幅放大器。利用扩展哈密顿原理,建立了系统的动力学方程,通过数值仿真,研究了弹性振幅放大器及其刚度系数对俘能器性能的影响。研究结果表明,当压电梁未发生屈曲,且压电梁的固有频率与弹性振幅放大器固有频率比满足1∶2共振条件时,能够降低参数激励俘能器的激励阈值,并拓宽俘能器的频率带宽。此时的刚度系数称为共振刚度系数k_sr。研究表明,当弹性振幅放大器的刚度系数小于k_sr时,俘能器的平均输出功率、均方根电压峰值及频率带宽均随着刚度系数的增加而增加;当弹性振幅放大器的刚度系数大于k_sr时,随着刚度系数的增加,俘能器的频率带宽增大,均方根电压峰值略减小,而平均输出功率在激励幅值较大时趋于相同。     

晶体摆动场辐射与共振线附近的动力学行为

在人们寻找新光源,特别是短波长激光光源的探索中弯晶起到了十分重要的作用,参数X-射线辐射射和晶体摆动场辐射引起了人们极大注意。为了成功获得参数X-射线辐射和晶体摆动场辐射,系统必须是稳定的。分析了晶体弯曲、辐射衰减、晶格热振动、电子多重散射和相互作用的非线性等因素对系统稳定性的影响。在经典力学框架内和小振幅近似下,把粒子运动方程化为了具有阻尼项、受迫项和固定力矩的广义摆方程。用摄动法讨论系统在1/2和1/3超共振附近的运动行为,发现了共振曲线的后弯和跳跃现象。临界条件的分析表明,系统的稳定性与它的参数有关,适当调节系统参数,就可以保证系统是稳定的。     

光纤非线性色散对类明孤子传输特性的影响

应用类明孤子在单模光纤中非线性传输特性的微扰理论，研究了光纤非线性色散对类明孤子传输特性的影响，导出了类明孤子参数演化的动力学方程。结果表明：光纤非线性色散微扰对类明孤子脉冲位置、频率和相位参数有影响，而对类明孤子脉冲振幅、脉宽、啁瞅参数无影响。     

微极广义磁热弹性固体界面上波的传播(英文)

给出了微极广义热弹性固体的一般控制方程;研究了在定常磁场作用下具有均匀初始温度的两理想接触微极弹性介质平面分界面上磁热弹性波的传播特性;给出了分别在缺少磁场、热场作用或不同广义热传导理论下反射或折射热波、纵向位移波、耦合横向和微旋转波与入射纵向位移波的振幅比随入射角变化的关系曲线,讨论了热松弛及磁场对振幅比的影响。结果表明:热松弛时间及磁场对振幅比均有显著影响,改变热松弛时间或磁场强度可以明显改变波的传播形式。     

非线性电容RLC串联电路的1/2次亚谐共振分析

以非线性电容RLC串联电路为研究对象,运用拉格朗日方法建立了系统的微分方程,应用多尺度法求得1/2次亚谐共振的一次近似解并进行数值计算。分析电阻、电感、电容和电动势对幅频响应曲线的影响。结果表明,电阻可以抑制振幅值,电动势可以增大振幅值。电阻增加后电流减弱,非线性也就变弱。运用MATLAB的Simulink工具,对RLC串联电路系统进行仿真。     

多频激励下超晶格系统的全局分叉性质

引入正弦平方势,在小振幅近似下,把粒子运动方程化为具有多频激励的Duffing方程.并用Melnikov方法分析了系统的全局分叉与混沌行为.结果表明,当外场为双频激励时,系统将存在不同的次谐和超次谐分叉序列.由于系统的混沌行为与系统参数有关,只需控制材料组分或掺杂浓度,就可望达到避免或控制混沌的目的,为半导体超晶格的制备及其光磁电效应的物理学描述提供了理论分析.     

共振激活介质的反射特性

基于二能级原子系统的极化率理论,对共振激活介质界面的反常反射特性作了理论分析。以Nd:YAG激光介质为例,计算了界面的反射率R与入射激光波长(相对于原子线,中心的失谐量6)与场强AA的关·系曲线。在较低强度(AA～10~(-4))时,R与AA依然有关。     

Interaction of electromagnetic waves with nonlinear substance layer under conditions of electron paramagnetic resonance in millimeter waves

Trancated equations have been obtained by the Green's functions method for a slowly varying amplitude of a transverse magnetic field component in a paramagnetic layer under conditions of the electron paramagnetic resonance (EPR). A magnetic susceptibiliti of the substence has been found from the Bloch equation for a homogeneously line breadth of the EPR. In a stationary case a solution of a nonlinear boundary-value problem is redused to a solution of two boundary problems for amplitude and phase equations. It is shown that unstable regimes of the electrodynamic system under inves tigation are possible. Electrodynamic characteristics of a nonlinear resonator of the Fabry-Pero type filled with a saturated paramagnetic medium have been analyzed numerically in a non-stationery case.     

Nonlinear antenna technology

Nonlinear antennas combine advances in nonlinear dynamics, active antenna design, and analog microelectronics to generate beam steering and beam forming across an array of nonlinear oscillators. Nonlinear antennas exploit two phenomena typically shunned in traditional designs: nonlinear unit cells and interelement coupling. The design stems from nonlinear coupled differential equation analysis that by virtue of the dynamic control is far less complex than the linear counterparts by eliminating the need for phase shifters and beam forming computers. These advantages arise from incorporating nonlinear dynamics rather than limiting the system to linear quasisteady state operation. A theoretical framework describing beam shaping and beam forming by exploiting the phase, amplitude, and coupling dynamics of nonlinear oscillator arrays is presented. Experimental demonstration of nonlinear beam steering is realized using analog microelectronics     

准连续激光二极管端面泵浦Nd∶YAG薄片瞬态温度场

准连续激光二极管(LD)泵浦的激光晶体中存在着温度升降的变化过程。为解决准连续LD端面泵浦Nd∶YAG薄片时变热效应问题,基于热传导方程,采用特征函数法和常数变异法得到了准连续超高斯光束端面泵浦Nd∶YAG薄片的瞬态温度场一般解析表达式。定量分析了准连续泵浦光脉宽和占空比对Nd∶YAG薄片瞬态温度场的影响。研究结果表明,准连续LD端面泵浦Nd∶YAG薄片时,薄片内温度场随时间呈波浪状分布,再经过一段时间后呈现出稳定周期性分布,此时的瞬态温度场围绕连续LD泵浦时稳态温度波动,波动幅度为12.1℃,薄片的瞬态温升量将随准连续LD泵浦脉宽与占空比的增大而升高。研究方法和所得结果还可以应用到激光系统的其他瞬态热问题研究中,对解决激光系统热问题具有理论指导作用。     

凹球面自聚焦声场非线性效应的研究

用球束方程(SBE)研究了声源参数和媒质特性对凹球面自聚焦声场非线性效应的影响。结果表明,谐波的最大幅值出现在声焦点附近,基波与线性声场的分布类似,而高阶谐波的聚焦性能更好。超声频率、声源表面初始声压幅值或非线性参数越大,即平面波冲击间断形成距离越短,声的非线性效应越明显。声衰减会使非线性效应减弱,而凹球面曲率半径增大会使谐波和基波最大值的位置偏离更明显。     

Electro-thermal behaviour of Al/SiC clamped-clamped beams

The electro-thermal behaviour of silicon carbide (SiC) clamped-clamped (bridge) resonators actuated by aluminium (Al) electrodes has been studied. The structures with a beam length of 150 μm, beam width of 60 μm and thickness of 2 μm have been fabricated and actuated electrothermally. The influence of two electrode configurations, slab and u-shaped, on the vibration magnitude at resonance has been compared. In addition, the effect of the electrode length on the vibration amplitude, maximum temperature and the temperature distribution in the beam has been investigated. The vibration amplitude is measured to be higher in the slab configuration compared to the one obtainable in the u-shaped layout and has been attributed to the fact that the slab layout induces a higher maximum and average temperature through the resonator hence enhancing the vibration amplitude of the beam. For both configurations examined, the electrode dimensions and location have been shown to play an important role in maximizing the vibration amplitude of the resonator.     

椭圆偏振激光在等离子体中的调制不稳定性

为了研究椭圆偏振激光在等离子体中的调制不稳定性,采用洛伦兹技巧推导出椭圆偏振激光在等离子体中的非线性色散关系,基于横波所满足的非线性控制方程,分析了有限振幅的扰动态引起的调制不稳定性,得到了调制不稳定的时间增长率与扰动态波数之间的函数关系,并对等离子体中不同区域的调制增长率进行了比较。结果表明,激光等离子体的临界面附近的调制不稳定性的时间增长率较激光等离子体中其余位置处更为显著。     

熔石英元件非吸热性杂质对后表面光场的调制

为了研究熔石英元件体内非吸热性杂质导致损伤和光束质量下降,采用时域有限差分法计算杂质散射光场和分步傅里叶算法计算散射光场非线性传输的方法,得到了半径在入射波长量级的气泡和氧化锆杂质可放大光场振幅约1.6和1.9倍,且经非线性传输光场会分裂,调制会加深的结果。结果表明,元件体内杂质可导致元件后表面的损伤和光束质量的下降。     

腔内多模光束偏心辐射非线性晶体温度场分析

为了解决高功率绿光激光器非线性晶体腔内倍频非均匀温升对谐波转换效率的影响问题,对非线性晶体多模光束腔内倍频温度特性进行了解析研究.依据非线性晶体腔内倍频工作状态特点分析,利用热传导方程得到了非线性晶体腔内基波多模光束偏心辐射温度场的一般解析表达式.结果表明,若偏心辐射到晶体的多模束腰光斑为200μm,谐振腔内多模基波功率为500W,多模基波偏心辐射(偏心度ξ=0.33)KTP晶体内的最高温升为79.80℃,相对于同等条件中心辐射的最高温升83.14℃降低了4.0%;当基波入射非线性晶体偏心度增大时,可有效地降低KTP晶体的最高温升.建立的非线性晶体热分析模型符合绿光激光器的实际需要,对于消除非线性晶体热效应影响、提高激光器谐波转换效率具有指导意义.     

非线性压电耦合对L型梁俘能器性能的影响

以二自由度的L型梁双稳态压电俘能器为研究对象,研究了非线性压电耦合关系中的一、二次非线性系数对俘能器输出功率和主梁运动的影响。通过对无量纲动力学方程的数值进行了仿真分析,结果表明,当激励幅值较大时,非线性压电耦合对俘能器输出功率和主梁运动有明显的影响;非线性压电耦合系数越大,输出功率越大,而俘能器的振动位移越小。非线性压电耦合的一次非线性系数取正值时,俘能器的响应优于线性耦合时的俘能器响应,取负值,则反之;而无论二次非线性系数取何值,非线性耦合时俘能器的响应都优于线性耦合时俘能器的响应。