基于数值计算求解介质波导截面的光场分布

文章提出了一种求解各种形状介质波导截面光场分布的方法。首先从麦氏方程出发，对波导截面中各点构造出超大规模的矩阵模型；然后利用matlab程序描绘出介质波导截面光场分布的模式图形；最后验证了模拟结果的正确性。     

亚波长结构纳米孔的近场光学测试

利用微纳加工工艺制作了亚波长结构纳米孔,应用近场光学显微镜(NFOM)对样品进行了近场光学性质的测试,获得了样品的近场光强分布,测得其近场光斑直径约为120 nm,测试结果证明了环形周期性结构对中心纳米孔的增透和聚焦作用,为环形亚波长结构的纳米孔应用奠定了基础。     

曲边矩形光斑激光淬火的理论研究

针对改善激光硬化层均匀性问题，提出了采用曲边矩形光斑进行激光淬火的方法，并对该光斑扫描作用下工件内的温度场及硬化层选行理论模拟．结果表明，与常用的矩形光斑相比较，曲边矩形光斑加强了光斑边缘的能量注入，所得到的相变硬化层分布均匀性更好．     

离子刻蚀工艺对聚合物阵列波导光栅理论模拟的影响

选用五氟苯乙烯与甲基丙烯酸环氧丙酯(PFS-co-GMA)的共聚物作为波导材料,运用铝掩膜结合反应离子刻蚀(RIE)技术的方法,设计并制备了阵列波导光栅(AWG)波分复用器件。在制备过程中,由于侧向的刻蚀作用难以得到规则的矩形截面,得到的是梯型截面。针对该工艺水平和梯形截面波导的特点,提出了梯形截面波导等效能流分析方法。实验测试和分析结果表明:初始设计AWG器件的中心波长为1550.918nm,制作的器件实际中心波长为1550.826nm,传输光谱的漂移为0.092nm。而等效能流分析方法得到的AWG器件的中心波长为1550.872nm,传输光谱的漂移为0.046nm。该方法与实验测试结果吻合得更好。     

1.31μmAPE光波导及其相关器件研究

利用退火质子交换技术对工作波长为1.31μm的X-切、Y-传LiNbO3单模光波导进行了实验研究与分析;测试了不同交换时间(te)与退火时间(ta)条件下的光波导近场模光强分布曲线;通过与单模光纤模场测试比较,获得了与单模光纤模场匹配的退火质子交换(APE)光波导,其中光纤-波导-光纤的插入损耗最低达到3.2dB;同时利用所研制的光波导制作了相位调制器与M-Z型强度调制器,并对其低频调制特性进行了测试。     

薄膜铌酸锂反向锥形端面耦合器

薄膜铌酸锂波导与单模光纤在模场尺寸上存在很大差异,模场失配严重,导致两者直接耦合的效率低下。针对薄膜铌酸锂波导与超高数值孔径(ultra-high numerical aperture, UHNA)光纤的端面耦合问题,基于时域有限差分(finite difference time domain, FDTD)法优化设计了反向锥形端面耦合器的结构参数,仿真实现了薄膜铌酸锂矩形波导与UHNA光纤的高效耦合。利用电子束曝光、电感耦合等离子体刻蚀等工艺,制备了反向锥形耦合器,设计并建立了端面耦合测试平台,完成了反向锥形耦合器的性能测试。实验结果表明,反向锥形耦合器近场输出光斑在水平和垂直方向的模场直径分别为3.3和3.6μm,水平和垂直方向的3 dB对准容差分别为3.0和3.2μm,单端插入损耗为6.24 dB/面,表明设计制作的反向锥形耦合器具有较好的耦合性能。该研究为大容量、高速率的集成光子器件与光纤之间的耦合提供了高耦合效率的光接口方案。     

电磁近场探测扫描系统的设计与实现

为测试电子产品电磁兼容性,设计并实现了一种电磁近场探测的扫描系统,可以对PCB板等电子部件或结构进行全局扫描,并直观显示场强分布情况.该系统由频谱分析仪、上位机软件、二维扫描平台3部分组成,利用VB语言编写上位机软件控制频谱分析仪,使用单片机控制二维扫描平台,最终完成电磁近场测试功能.设计了应用于6.35 GHz的近场探头,使用Ansoft HFSS软件建立模型,然后得到回波损耗为-25.447 5 d B,电压驻波比为1.112 8的仿真结果,并制作实物.通过使用矢量网络分析仪对实物探头进行实测,测试结果与仿真结果基本一致.测试结果表明该系统运行稳定,场强分布显示直观,近场探头测试准确,达到了预期的设计目的.     

平面光波导数值分析的一种新方法

用有限时域差分法直接求解了依赖时间的麦克斯书旋度方程，得到了一维电磁场的有限时域差分公式。在此基础上，利用吸收边界条件计算了简单三层对称平面光波导中TE模的光场分布，得到了任意截面上的光场的分布。     

基于弹塑性增量分析法的均质矩形截面杆系结构失效模式识别研究

为了研究均质矩形截面杆系结构的失效模式,本文基于弹塑性增量分析法,采用二维平面单元建立有限元模型,并根据杆件横截面上各单元高斯积分点的应力是否达到屈服应力,计算截面内弹性区高度与横截面高度的比值,据此识别均质矩形截面杆系结构的失效模式。同时,给出可以判定截面进入塑性屈服状态时该比值的建议值。研究结果表明,与传统依据塑性极限状态时结构的等效应力云图观察结构中塑性区分布情况进而识别失效模式的方法相比,本文计算结果更精确,且为用弹塑性增量分析法识别均质矩形截面杆系结构的失效模式提供了定量依据。     

平面光波导数值分析的一种新方法

用有限时域差分法直接求解了依赖时间的麦克斯韦旋度方程,得到了一维电磁场的有限时域差分公式.在此基础上,利用吸收边界条件计算了简单三层对称平面光波导中TE模的光场分布,得到了任意截面上光场的分布.     

两种新型双脊波导传输特性的研究

为了寻找最佳传输特性的对称双脊波导结构,提出了三角形和倒梯形两种新型对称双脊波导．应用有限元分析方法计算了这两种新型对称双脊波导TE模式的传输特性,即截止波长和单模带宽．分析传输特性随对称脊波导结构尺寸的变化关系曲线,得到脊间距越小,单模带宽越高,且单模带宽最大达8.0173;倒梯形对称双脊波导的截止波长较同尺寸矩形、三角形和梯形大,最大达9.5．这些结果将为脊波导器件的小型化提供指导．绘出的主模与第一个高次模的场结构图表明,在三角形对称双脊波导的顶点处场强变化最大,能量损失大．     

山字脊波导传输特性分析

运用有限差分法在Matlab环境中分析了山字脊波导传输特性,给出了山字脊波导的主模截止波长、单模带宽和场结构,发现山字脊波导可以进一步实现波导小型化.     

折射率导引型微结构光纤特性与传感应用

主要讨论折射率波导型微结构光纤,这种光纤的光波是借助于折射率波导完成光能量传输的.其微结构种类主要有多芯光纤、线性阵列芯光纤、环形阵列芯光纤等多种.概述了这类微结构光纤的制备方法,给出了其折射率分布特性,讨论了其若干传感应用实例.     

正交波导纵/横向耦合裂缝的散射特性

用正弦伽略金法分析了纵/横向耦合裂缝的散射特性，导出了计及波导壁厚度的积分方程。进一步分析了正交耦合的主模散射特性，分析了S参数之间的关系，计算了标准X波段矩形波导的S参数随缝隙长度、偏置的变化关系。给出了不同偏置、波导尺寸情况下谐振长度和散射特性的数值结果。这些结果已成功地应用于波导馈电裂缝阵列设计中。     

W波段折叠波导慢波系统的尺寸对其冷特性的影响

分析了W波段折叠波导慢波系统的尺寸对其冷特性的影响,并利用电磁场分析软件MAFIA计算了不同金属材料折叠波导慢波系统在W频段下的功率损耗值.结果表明,影响其色散特性的主要几何参数是结构的几何周期和波导宽边值;影响耦合阻抗的主要几何参数是波导窄边值;影响功率损耗的主要因素是金属的电导率以及波导窄边值.     

Scattering loss in optical waveguide with trapezoidal cross section

To get the scattering loss of the trapezoidal core waveguide, a new analysis model is presented based on the perturbation equivalent method and modified effective-index method. Firstly, the trapezoidal core waveguide is successfully equivalent to the rectangular one with both restricting the same optical field energy by adopting the perturbation method. Then, the equivalent rectangular core waveguide is decomposed into two slab waveguides by employing the modified effective-index method. The trapezoidal core waveguide scattering theory model is established based on the slab waveguide scattering theory. With the sidewalls surface roughness in the range from 0 to 100 nm in the single model trapezodial core waveguide, optical simulation shows excellent agreement with the results from the scattering loss model presented. The relationship between the dimension and side-wall roughness with the scattering loss can be determined in the trapezoidal core waveguide by the scattering loss model.     

渐变折射率多模光波导的研究

本文介绍了用离子交换技术来制作光波导的方法.同时根据所作出波导的模式,计算出不同模式的有效折射率、薄膜厚度、表面折射率等有关参量的数值     

Rainbow guiding of the lowest-order antisymmetric Lamb mode in phononic crystal plate

The modern acoustic circuits have experienced significant progress with the development of artificial structures, including phononic crystals, metamaterials or metasurfaces. Among the most intensive topics, the reconfigurable acoustic guides are achieved through several mechanisms. In this work, we report on the rainbow guiding for the lowest-order antisymmetric Lamb(A_0) mode in a phononic crystal plate, where the linear waveguides are constituted by erecting aligned pillars either solid or hollow. We show both numerically and experimentally that the whispering gallery modes(WGMs) in the hollow pillars can be generated by the defect mode that propagates in the waveguide. Then, the reemission of A_0 mode by the WGMs to the outer lateral areas can lead to spatial control of frequency selective wave guidance called "rainbow guiding". Our approach allows for an accurate control of the wave guiding and facilitates the integration of waveguides within other devices in the acoustic circuits.     

类矩形土压平衡盾构施工引起的地表变形

针对类矩形盾构施工的扰动控制问题,基于弹性力学Mindlin解,考虑刀盘正面附加推力、壳体与土体之间摩阻力、同步注浆压力以及土体损失4种因素的共同作用,采用数值积分法和叠加原理对地表变形进行计算分析.结果表明：4种因素共同作用下类矩形盾构掘进地表相当范围内表现为沉降,最大收敛沉降约为33 mm,开挖面前方的沉降影响主要集中在前方10 m范围;同步注浆压力产生的地表隆起可以部分抵消土体损失引发的沉降,因而合理的同步注浆有利于沉降控制;4类因素中,正面附加推力和盾壳摩阻力产生的地表变形很小.理论结果与实测数据基本吻合,可为后期类矩形盾构隧道施工的扰动控制提供理论参考.