网格法在抗电磁辐射材料电磁参数匹配研究中的应用

利用matlab数学软件中的网格法对抗电磁辐射平板吸收材料的电磁参数匹配进行优化设计.通过设计和讨论,解决抗电磁辐射材料总后向反射率研究过程中,电磁参数、厚度、频率等参数过多导致的理论计算中的困难,较直观地给出多个参数之间的匹配规律.符合全貌分析方法的观点,从全局上考虑问题,减小单独讨论或者强调某一参量所带来的片面性影...     

各向异性材料一维光子晶体的传输特性研究

为研究由电各向异性材料和磁各向异性材料构建的一维光子晶体的电磁传输特性,分析了不同电等离子体频率和磁等离子体频率对TE极化波和TM极化波禁带宽度的影响规律。结果表明,磁等离子体频率对TE极化波及TM极化波的禁带宽度有较大的调节作用。当电导率和磁导率都为正的各向同性材料缺陷结构引入到光子晶体中时,会有电磁缺陷模式出现,而且缺陷模式的频率随缺陷厚度的增加而降低,同时缺陷的厚度对TM极化波缺陷模式的调谐作用大于对TE极化波的调谐作用,这对滤波器的频率调节具有潜在的应用价值。     

电磁波在一维光子晶体中的传播

利用一维时域有限差分（１－Ｄ ＦＤＴＤ）方法计算了电磁波在一维光子晶体中的透射和反射特性,分析和研究了一维光子晶体的光子带隙结构。     

光子晶体及其应用

光子晶体是一种具有光子带隙的新型功能材料。文章介绍了光子晶体的基本概念,物理特性及其在光学、微波等方面的应用。     

一维光子晶体光子禁带研究

设计SiO2/TiO2一维光子晶体,利用琼斯矩阵理论,模拟分析其禁带特性。结果表明：光子禁带随光子晶体介质厚度比的增大而加宽,且往长波方向移动;光子禁带不受光子晶体周期数的影响。根据理论模拟得出的最佳参数制作了应用于光通讯波段的一维光子晶体带阻滤波器,并测量了该光子晶体的光子禁带,实验结果与理论模拟一致.     

级联网络分解法在材料电磁参数测量中的应用

介绍了一种由三级级联网络构成的取样器，论述了分式线性变换级联网络分解法，并利用奇偶模法计算被测材料的复电磁参数，该方法适用于糊状及粉末状材料电磁参数的测量，给出了多种材料测量实例和数据，并根据不同测量对象的特征，讨论了一些值得重视的误差因素和修正方法。     

一维含缺陷光子晶体异质结构的电磁传输性质

利用传输矩阵方法研究了一维含有缺陷的光子晶体异质结构的电磁传输性质.结果表明,由两种正常材料组成的一维光子晶体异质结构,由于光子局域特性,会在光子带隙内出现缺陷模.当在此异质结构界面引入一种正常材料作为缺陷层时,缺陷模的频率随着缺陷层厚度的增加向低频移动;缺陷模的电磁场在光子晶体异质结构界面和缺陷处具有很强的局域性.而当引入一磁单负材料作为缺陷时,发现此种缺陷型异质结构会出现"双模特性",两缺陷模的频率及频率间隔可以通过改变负磁导率材料缺陷层的厚度来调节,而两缺陷模的电场在光子晶体与单负材料的界面分别出现很强局域特性.这些缺陷模性质将在可调的滤波器中具有潜在的应用价值.     

单负材料一维光子晶体的带隙和局域模特性

利用传输矩阵法研究了由两种单负材料构成的一维周期性结构的透射谱.研究发现,单负材料光子晶体中存在着一个特殊的禁带,禁带宽度取决于两种单负材料的厚度比,而与晶格常数、入射角无关.在光子晶体中引入缺陷,可以在禁带中出现局域模.随着缺陷层厚度的增加,局域模向低频方向移动.随着入射角的增大,局域模会发生改变.在一定条件下,可以...     

含负折射率材料的一维光子晶体的能带特性

进一步研究光子晶体的传输特性,从色散关系出发,通过数值模拟计算研究了由正折射率材料和负折射率材料交替组成的一维光子晶体的能带结构与光子晶体的结构参数之间的关系。结果表明：当两种材料的光学厚度相同时,含负折射率的光子晶体的带隙比传统的光子晶体带隙大得多,并且具有狭窄的透射带。讨论了带隙的存在与折射率比值的关系,与传统光子晶体的透射谱进行了比较。为应用负折射率材料拓宽一维光子晶体带隙和设计多通道光子晶体滤波器提供了有益的理论参考。     

轴对称场中的互补有限元法及其在电磁参数计算中的应用

本文研究了互补有限元法及其在电磁能量和参数计算中的应用。针对轴对称场的情况,提出了边界平行于r轴且为二类边界条件时的处理方法,使得此时对互补有限元法的实施类同于通常的有限元法,并且成功地将互补有限元法应用于单相水阻器电流场的分析与计算中,计算结果与试验值能很好地吻合,与子面元法计算结果相比,精度高,从而,所编制的计算程序可直接应用于工程实际,供设计者参考。     

介电常数连续变化的含左手介质一维光子晶体

研究了一种包含左手材料的介电常数在一个单元内从-ε0到ε0连续变化的一维光子晶体,通过理论分析和数值计算,得到了该结构的色散关系．结果表明：即使在可见光区域该结构也存在一个很大的带隙．     

单负材料-维光子晶体的带隙和局域模特性

利用传输矩阵法研究了由两种单负材料构成的一维周期性结构的透射谱。研究发现,单负材料光子晶体中存在着一个特殊的禁带,禁带宽度取决于两种单负材料的厚度比,而与晶格常数、入射角无关。在光子晶体中引入缺陷,可以在禁带中出现局域模。随着缺陷层厚度的增加,局域模向低频方向移动。随着入射角的增大,局域模会发生改变。在一定条件下,可以实现TE或TM局域模的全向透射。     

纳秒光脉冲在光子晶体光纤中产生的超连续谱

研究了纳秒脉冲在光子晶体光纤中的演化和传输.利用纳秒激光器产生脉宽为65ns、重复频率为150 kHz光脉冲,泵浦25 m的光子晶体光纤,获得了输出功率为0.76W、整个光谱范围超过1200 nm的超连续谱.在光谱展宽的初始阶段,光谱的展宽来源于调制不稳定性效应.随着泵浦功率的增加,发现四波混频效应对光谱短波部分的展宽起作用,受激拉曼散射效应对光谱长波部分的展宽起作用.     

三角晶格二维光子晶体带隙结构数值研究

为了详细研究三角晶格二维光子晶体的带隙结构特性,采用平面波展开法对该类光子晶体的能带结构作数值研究,计算不同参数下三角二维光子晶体的能带曲线.结果表明,三角二维光子晶体介质基质中空气柱结构比空气基质中介质柱结构在柱体半径相同时更容易形成完全禁带.特别对TE模式而言两种结构都较容易形成禁带,介质基质中的空气柱结构不存在完全禁带.     

结构参数对二维光子晶体波导慢光特性的影响

为了设计具有更好慢光特性的光子晶体结构,分析了结构参数对光子晶体线缺陷波导结构慢光特性的影响. 通过改变缺陷柱的位置和大小,用平面波展开法(PWE)分析了导模频率和群速度及色散. 分析结果表明,缺陷柱的大小和介电常数的变化对导模的慢光值影响更大,而缺陷柱位置的变化则能优化慢光的群速度色散特性. 根据结论,通过对波导结构进行针对性调整,可得到具有更好慢光特性的新型光子晶体结构.     

正方形介质柱光子晶体波导中的慢光研究

研究了二维正方形介质柱光子晶体线缺陷波导中慢光的传输特性.采用平面波展开法探讨了缺陷波导中缺陷处介质柱尺寸和波导宽度的变化对群速度所产生的影响.数值分析表明,增大缺陷处介质柱边长或减小波导宽度都会使群速度有效降低.结合两种方法对缺陷波导进行优化后得到了群速度最大值低于0.071c、色散大小位于10^5量级、对光局域性更好的慢光波导结构.     

准周期结构一维光子晶体的带隙结构及偏振特性

提出了折射率分别递增或递减的准周期结构一维光子晶体,研究了其带隙结构和偏振特性。研究表明,光子带隙的大小与两种介质的折射率比有关,随折射率比的增大而展宽。TE模和TM模的偏振特性不同,随入射角的增大,虽然TE和TM模的带隙中心都向短波方向移动,但TE模的禁带展宽而TM模的禁带变窄。不论入射角多大,当各层介质的折射率递增时光子带隙向长波方向移动,而当折射率递减时光子带隙则向短波方向移动。     

准周期结构一维光子晶体的带隙结构及偏振特性

提出了折射率分别递增或递减的准周期结构一维光子晶体，研究了其带隙结构和偏振特性。研究表明，光子带隙的大小与两种介质的折射率比有关，随折射率比的增大而展宽。TE模和TM模的偏振特性不同，随入射角的增大，虽然TE和TM模的带隙中心都向短波方向移动，但TE模的禁带展宽而TM模的禁带变窄。不论入射角多大，当各层介质的折射率递增时光子带隙向长波方向移动，而当折射率递减时光子带隙则向短波方向移动。     

Modeling of Electromagnetic Wave Propagation and Its Application in Virtual Test

电磁波传输建模及在虚拟试验中的应用

林连雷,苏文圣,姜守达

（哈尔滨工业大学 自动化测试与控制系）

创新点说明：

本文主要针对用于虚拟试验的电磁波传输模型,研究了多类典型天气下的电磁波传输模型,并将构建的模型用于雷达制导导弹虚拟试验中,通过试验验证了该模型的有效性。主要创新点如下：

1）为满足虚拟试验的实时性要求,采用快速计算方法,在满足计算精度的前提下实现了电磁波传输的快速计算;

2）将电磁波传输模型封装为独立的虚拟试验资源,该资源具有良好的通用性,可用于各类涉及电磁波传输的虚拟试验中;

3）通过HIT-TENA体系结构构建了一个虚拟试验系统,通过典型天气下的多个虚拟试验,验证了本文开发的电磁波传输模型的有效性。

研究目的：

虚拟试验技术是近年来一种新兴的试验技术,主要用于对武器装备进行复杂环境条件下的试验验证,评价其在复杂环境下的作战效能等。虚拟试验离不开虚拟环境以及相应的环境效应,本文针对一种常用的环境效应模型——电磁波传输效应模型展开研究。电磁波传输模型常用于雷达类的虚拟试验中。本文针对虚拟试验对模型实时性和通用性的要求,研究了电磁波传输模型的快速计算方法,并将其封装为具有独立功能的试验资源。

研究方法：

1）分析了典型天气下的电磁波传输模型,针对虚拟试验实时性的要求,针对每种模型提出了基于C语言的快速计算步骤;

2）利用UML建模语言,设计了运行于HIT-TENA平台上的具有通用性的电磁波传输资源;

3）利用一个雷达制导导弹攻击目标的虚拟试验验证了本文开发的电磁波传输资源有效性。

结果：

1）通过跟理论模型的传输曲线进行对比,证明了本文开发的电磁波传输模型的计算精度;

2）通过一个虚拟试验验证了本文开发的电磁波传输效应资源在虚拟试验中的应用有效性。

结论：

在本文中,我们针对晴天、雾天、雨天、雪天共4种典型天气下的电磁波传输展开研究,通过快速计算方法构建了满足虚拟试验实时性要求的电磁波传输模型。然后,开发了运行了HIT-TENA虚拟试验平台上的电磁波传输效应组件,该组件不但能计算不同天气条件下的电磁波能量衰减,而且在HIT-TENA平台下实现在其他试验系统中的重用。

关键词：电磁波传输,建模与仿真,虚拟试验

     

光学晶体材料的各向异性对金刚石车削表面粗糙的影响

单晶脆性光学晶体材料是各向异性材料,在进行切削加工时,已加工表面的粗糙度将随晶向的变化发生改变.本文研究了金刚石超精密切削加工单晶材料时已加工表面粗糙度的变化规律,提出了解理面上的正应力与滑移面沿滑移向上的剪应力哪一个占主导地位正是加工表面的粗糙度呈各向异性分布的原因.最后,本文通过对单晶Ge(110)晶面、(111)晶面的切削试验验证了本文所提出的理论.