内嵌凹槽的金属亚波长狭缝共振透射特性分析

在亚波长金属狭缝内嵌入凹槽后,狭缝的透射峰发生红移、蓝移,也可能不变。本文利用有限时域差分法,详细讨论了内嵌凹槽深度对狭缝透射光谱的影响。通过与腔共振模式理论对比,我们发现内嵌凹槽的亚波长金属狭缝透射峰变化一方面来自于共振腔长度的增长,另一方面来自于透射峰所对应的共振模式数的增加。透射峰蓝移等变化均为共振模式数改变和共振腔长度增长共同作用的结果。     

纳米金属-介质多层膜的局域场增强及透射特性研究

采用转移矩阵法(TMM)分析了纳米金属-介质多层膜的局域场增强效应及光选择透射特性.当满足波矢匹配条件,金属-介质-金属(MDM)膜中将激发产生体等离激元(BPP),BPP模的阶数与多层膜结构中的介质层数相同.BPP模激发时入射光与金属膜层的自由电子耦合,耦合作用使入射光透过金属层传输,透射率达到最大值,同时介质内的局...     

表面等离子体透射增强提高光刻分辨率的模拟

讨论了表面等离子体透射增强现象在提高分辨率上的应用,数值模拟结果显示采用这种方法光刻的分辨率可以达到32nm。首先用FDTD法模拟了一维周期光栅结构的电场场强的分布,光栅模版具有三角形的脊,整个模版覆盖了一层Ag,然后讨论了三角形底角角度变化对透射率和分辨率的影响。当角度在57°～64°之间变化时,得出三角形脊部有透射增强现象产生,最大透射振幅是入射光的4.2倍,分辨率为(30±5)nm。因为凹槽部分透射光强度很小,因此具有很好的分辨率。通过对比周期和非周期边界条件模拟,三角形脊的形状是产生透射增强现象的原因。     

利用亚趋附深度Ag膜在双层金属孔径阵列中实现一个显着的透射增强

本文采用理论和实验研究了利用亚趋附深度Ag膜在(Ag@Au)双层金属孔径阵列中实现的一个显着的透射增强现象,这是由于通过倏逝波使银/金界面中的表面等离激元（SPP）耦合作用的结果。结果表明,增强透射率是高度依赖Ag膜的厚度。当Ag膜厚度的增加,透射率峰值先增大,然后减小。此外,其他金属材料的性能也进行了讨论。当Ag膜的厚度为4 nm时,得到一个最高的透射率峰值。时域有限差分法（FDTD）模拟与实验结果吻合良好。这一发现提供了一种有效的方式来控制双层金属孔阵列的增强透射特性,在设计一个高性能的等离子体热发射器方面具有潜在的应用价值。     

波束波导电磁传输问题的积分方程数值解

应用积分方程数值方法建立了任意形状波束波导中电磁传输问题的物理模型;在馈电端用模式匹配方法分析端口匹配状况,基于等效原理建立波导的场激励模型,应用边界积分方程匹配波导的理想电导体（PEC）边界条件,最后,通过矩量法（MoM）和多层快速多级子算法（MLFMA）等数值算法给出了波束波导电磁传输和口面辐射的场解。数值实例证明了上述分析方法对于电大尺寸波束波导电磁传输问题的有效性和精确性。     

双层金属环形阵列的太赫兹表面等离子体研究

研究了太赫兹波垂直通过具有周期性亚波长环形空气槽阵列的金属-介质-金属三层结构的透射谱特性,以及与表面等离子体谐振的关系。共振模式电场分布与色散曲线分别表明:表面等离子体具有束缚性,表面电磁波的传输机制与能量流动过程,透射谱的两个共振峰与传播性的表面等离子体模式、局域化的表面等离子体模式及其耦合有关。改变结构的几何参数,其共振峰变化趋势进一步印证了以上观点,并且空气环中激发的准波导效应也影响了太赫兹波的传输。     

单层和多层有缝金属板电磁波透射的FDTD分析

采用在入射波一侧的总场边界处同时引进入射波和反射波作为激励源的FDTD方法来分析斜入射时单层和多层有缝金属板电磁波透射问题.通过计算金属板缝隙附近的散射场,提取缝隙口径面上的等效面磁流,进而得到透射截面.计算机仿真结果证实了算法的有效性.数值计算结果表明,两金属板上所开缝隙的相对偏移以及两板间插入介质板将会改变屏蔽效应.该方法可以有效分析平面波斜入射时多层金属板上任意形状缝隙的散射和透射,包括缝隙内或金属板之间填充有介质情形.     

传输/反射法测量微波吸收材料电磁参数的研究

通过从HP8722ET网络分析仪提取散射参数,研究了以乙丙橡胶为基体,磁性材料羰基铁粉为吸收剂的微波吸收材料同轴测试样品在同轴夹具中位置L1与样品长度L2的测量误差对其电磁参数测量结果的影响,提出了减小测量误差的方法.结果表明：在2.6～18GHz范围内,L1存在-0.08mm的绝对误差使得相对介电常数实部ε′与虚部ε″,相对磁导率实部μ′与虚部μ″的测量值与真实值的最大相对误差值分别达3.1%、168.0%、3.7%和-10.0%;L2存在-2%的相对误差使得ε′、ε″、μ′和μ″的测量值与真实值的最大相对误差值分别达3.5%、30.0%、4.0%和5.0%.采用光学显微镜的静态方法测量样品长度和使用辅助定位夹具可以减小测量误差,提高电磁参数测试结果的精确度。     

一种表面等离子体激元定向耦合器的传输特性

利用三维全矢量时域有限差分法(FDTD)数值模拟了一种波导间隔金属条高度小于金属层厚度的表面等离子体激元(SPP)定向耦合器,并分析了其在基模传输时的模式场分布和能流密度分布,讨论了耦合长度、最大转移功率与间隔金属条高度的变化关系。结果表明,波导内沿纵向的能流密度在靠近间隔金属条部分的强度更大,有助于提高波导间耦合效率,并且当减小间隔金属条的高度时可以有效缩短定向耦合器耦合长度。这种亚波长定向耦合器结构可以应用在基于表面等离子体激元的集成光路中。     

金属颗粒对微小孔激光器增强透射的研究

制备了带有金属纳米颗粒结构的微小孔径垂直腔面发射激光器(NA-VCSEL)。当小孔和金属颗粒的直径分别为400 nm和100 nm时,其最大输出光功率达到了0.5 mW,比400 nm单个小孔的最大输出光功率提高了0.2 mW。实验和理论验证了金属纳米颗粒结构对NA-VCSEL输出光功率的增强作用。     

矩形微带天线对电磁干扰接收特性的研究

针对微带天线在复杂电磁环境中受干扰程度的评估问题,运用腔模理论计算微带天线的辐射特性,再利用互易定理得到了接收特性.在此基础之上,引入耦合长度随来波方向的分布概率,进而提出了超过一定概率的耦合长度Lth来评估微带天线在宽频谱内的受扰特性.以一种普通矩形微带天线结构为例进行了定量分析,分析表明,矩形微带天线在较高的谐振接收频带虽然具有较大的最大耦合长度,但Lth却较小,而低接收频带则容易得到较大的Lth,最大的Lth出现在最低阶谐振频率处.     

基于金属/介质/金属光栅的窄带红外发射/吸收结构设计

设计了一种用于窄带红外发射光源和窄带探测器的金属/介质/金属光栅的红外发射/吸收结构.采用有限差分时域(FDTD)方法,模拟了一维Ag/Si3N4/Ag光栅的反射谱.模拟结果表明,此结构对于TE模和TM模都支持很窄的中红外发射/吸收锋,在很宽的角度范围内发射/吸收中心波长处的发射率可以达到98%以上.此结构的独特发射/...     

亚波长单金属槽电磁场增强分析

针对金属微纳结构在表面增强拉曼光谱领域的应用,研究了金属基底亚波长单槽结构产生的电磁场增强。采用全矢量方法严格计算了平面波照明下金属槽外部区域电磁场的分布情况。建立了法布里-珀罗(F-P)半解析模型,该模型能够精确预言全矢量方法的计算结果,能够节省设计最优槽深的计算量。基于该模型分析了金属槽外部区域电场增强的物理机制,结果表明达到相长叠加共振状态的金属槽内基模在槽外空间中激励的透射电场是金属槽外空间中电场增强的主要来源。研究了槽外空间电场增强的范围,结果表明对于不同的槽宽和入射波长,在垂直距离槽口0.1倍波长的范围内电场增强较为明显,在该范围之外,电场增强因子迅速衰减到1的数量级。     

直线法分析一维非均匀矩形波导的传输特性

用直线法对一维非均匀矩形波导进行了分析,由传递矩阵获得了该波导不同模式的特征方程.以部分非均匀介质填充的矩形波导为例,对其色散特性和截止特性进行了数值计算和分析,验证了该方法的正确性.对研究非均匀波导问题有参考价值.     

金属复合结构的反常透射增强效应的数值分析

利用全矢量的三维时域有限差分法,分析了一种金属银复合结构的反常透射增强效应.该结构是在一层打有六角排列的圆孔阵列的金属银层的上方放置一层六角排列的银圆环阵列构成.与普通的单层银打孔阵列相比,该结构明显具有更高的透射峰值和更窄的透射带宽.系统分析了结构的场强分布、坡印廷矢量能流分布图、透射峰的频率色散关系,结果表明该复合结构激发的更强的独特的表面等离激元模式主导了整个透射过程.     

三面角反射器的高频电磁散射分析

角反射器是一种宽角域的常见无源干扰设备,常被用于保护关键目标. 但传统金属角反射器特性固定,需借助新型电磁材料实现角反射器的特性优化. 有源频率选择表面（adaptive frequency selective surface,AFSS）是在单元间加载一系列可变有源器件而构成的具有可调电磁特性的新型结构. 为拓展角反射器的适用范围、分析电磁材料角反射器的散射特性以更好地保护关键目标,本文设计了一种基于单面AFSS的电控角反射器,并仿真计算分析了该电控角反射器的散射特性. 仿真结果表明设计的电控角反射器的散射特性可灵活调控,即不同偏置电流下AFSS单元可对入射电磁波能量产生不同反射效果;同时验证了该电磁调控角反射器的宽角域特性,其调控角域在方位向、俯仰向均大于60°,实现了基于无源散射体的宽角域实时调控效果. 相较于传统角反射器和平面电磁材料,所设计电控角反射器兼具实时调控性和宽角域特性,拓展了角反射器的应用场景和适用范围.

     

一种基于模式匹配法的新型波导双工器设计北大核心CSCD

为进一步提高频带间隔离度,获得陡峭的抑制边带同时不增加体积,文中设计了一款新型的S频段波导双工器。在传统膜片式波导滤波器的基础上,低频滤波器提出了一种新型的波导CT型感性交叉耦合结构,高频滤波器引入非谐振腔结构,工作频段为2.025~2.12 GHz&2.2~2.3 GHz。根据其结构的不连续性,采用模式匹配法进行快速分析设计。该双工器在通带的高、低频带外均产生了传输零点,在2.2~2.3 GHz与2.025~2.12 GHz频段内,隔离度分别大于60 dB与90 dB,回波损耗大于20 dB。与同等性能的传统双工器相比,该双工器尺寸小、设计简洁,可在电子工程中广泛应用。     

用双喷制备金属材料表面氧化膜试样的方法

本文介绍了一个巧妙的、快速的双喷减薄仪上制备金属材料表面氧化膜透射电子显微镜试样的方法，并给出了对Ｆｅ－４２ｗｔ．％Ｎｉ－６ｗｔ．％Ｃｒ合金表面氧化膜的观察结果。     

金属多面体上低剖面天线的矩量法分析

采用矩量法对任意形状导体上的低剖面天线进行了整体分析,其中导体采用三角形面元矢量基函数、细线结构采用三角形基函数、线面连接处采用特殊的基函数,在处理积分奇异时,通过坐标变换、积分转化、降维处理实现了奇异积分的精确快速计算,以平板单极子天线为例,验证了该方法的有效性.最后,利用该方法对金属立方体上的低剖面电小环天线特性进行了分析,得出的结论对设计复杂载体上低剖面天线或天线阵有一定的参考价值。     

土壤表面与运动目标复合电磁散射的矩量法研究

为了满足土壤表面上方雷达目标检测、识别和分类等的需要,采用空间域合成法生成高度起伏遵守Alpha-stable分布的土壤表面,选用Topp模型模拟土壤的介电常数,运用矩量法研究了锥形波入射条件下土壤与其上方运动的三角形截面柱的复合电磁散射问题,通过数值计算得到了复合散射系数随散射角的变化曲线,分析了等边三角形和不规则三角形截面柱在土壤表面上方横向平移、纵向平移、转动以及电磁波入射角对复合散射系数的影响。数值计算结果表明：复合散射系数随散射角振荡地变化,等边三角形截面柱的纵向平移和转动对复合散射系数有较大的影响,而横向平移对复合散射系数的影响很小;不规则三角形截面柱的横向平移和纵向平移对复合散射系数产生的影响很小,转动对复合散射系数的影响较大。有关结果可为民用、军用领域工程问题提供理论依据和实践方法。