介质吸收对一维声子晶体禁带的影响

为了研究介质吸收对一维声子晶体禁带的影响,引入复波数,推导出一维声子晶体的转移矩阵,计算了一维声子晶体的透射系数和反射系数随衰减系数的变化特征.结果表明,介质的衰减系数对一维声子晶体透射波中的禁带和反射波中的禁带均有显著影响.在透射波中,当衰减系数增加到0.04k(k为波数)时,透射波中的禁带已消失.在反射波中,当衰减系数增加为0.2k时,反射波中的禁带已消失.     

一维固-固结构声子晶体中SH波的声场分布

利用转移矩阵法推导出SH波在一维固-固结构声子晶体中声场的分布公式,利用这个公式研究了一维固-固结构声子晶体中声场的分布特征。禁带中声场随着SH波在一维固-固结构声子晶体内部传播深度的增加而迅速衰减。导带中声场不随SH波的传播深度的增加而衰减。这些特征的获得深化了对SH波在一维固-固结构声子晶体的禁带和导带的形成的认识。     

基于声子晶体的声表面波器件研究进展

本文基于研究和发展基于声子晶体的声表面波器件技术,其在电子工程、通信技术等领域有着广泛的应用,通过对国内外基于声子晶体的声表面波器件研究的分析与总结,介绍并讨论了目前基于声子晶体的声表面波器件的理论和实验研究现状及进展.     

一维声子晶体杆状结构纵向振动带隙特性

基于传递矩阵法,以一维声子晶体杆状结构纵向振动带隙特性为研究对象,应用MATLAB编程,数值模拟了A为金、铜、铝和碳,B为环氧树脂时纵向振动带隙特性,得到铜与与环氧树脂构成一维声子晶体时,形成最大振动带隙宽度3．39KHz ,其中金能够形成较多的带隙区间。数值模拟了A为铜,B为硅橡胶、有机玻璃1、有机玻璃2和塑料时,得到A为铜,B为塑料时形成最大带隙在0．51KHz -7．06KHz ,带隙宽度为6．55KHz ,这两种组合形成了最大带隙宽度。A为铜,B为有机玻璃1时形成较多的带隙结构。研究结论为一维声子晶体器件制作提供参考。     

多元一维光子晶体滤波器的研究

介绍了一种形式如(ABBA)m(ABBB)m的新型二元特殊复周期结构光子晶体来近似分析研究多元一维光子晶体的滤波特性,并运用光学导纳特征矩阵方法数值分析了这种结构以及它的一种掺杂形式(ABBA)mCn(ABBB)m结构光子晶体的能带特性.研究结果表明,这种新结构的光子晶体的禁带宽度较之几种常见二元结构很大或多出一个大的带隙区,非常适合应用于宽带滤波器;同时在某些频率段出现的透过峰也适合应用于多通道窄带滤波器,在引入掺杂C时,发现C的材料,厚度可以影响窄透过峰的位置及多少,对多通道窄带滤波器的设计也很有帮助.而在使用多种材质进行替代研究后发现,多样化的介电常数对光子晶体的禁带宽度及透过峰的宽窄,位置有一定影响.由于其参数设计简单,很适用于设计不同种类要求的滤波器.     

一维光子晶体偏振滤波器通道数的影响因素研究

光子晶体偏振滤波器是利用光子晶体带隙特性来控制信号光偏振状态的一种新型滤波器, 在光纤通信、光学传感测量、光学信息处理等领域均有重要应用。通道数多少是偏振滤波器设计的重要指标, 通道越多则信息容量越大, 越有利于系统的小型化微型化。利用光学传输矩阵法研究了影响一维光子晶体偏振滤波器通道数目的因素, 研究表明：(1）光子晶体缺陷层厚度是影响滤波器通道数目的关键因素, 通道数N与厚度D近似满足线性关系, 在500 ～650 nm波段函数关系为N=0.0035D+0.159; (2）缺陷层折射率nc的变化也会导致通道数改变, 折射率越大通道数越多;( 3）光子晶体单元层数和单元厚度改变不会影响滤波通道数, 但可以调节通道中心波长位置, 同时对偏振度和分离度也有影响。     

一维光子晶体的带隙研究

采用光学传输矩阵方法,模拟研究了一维光子晶体的光学传输特性。考虑到实际需要给定波长为通带或禁带的光子晶体,研究了由光子带隙结构如何得到相应的光子晶体结构,结果表明本文方法完全能得到给定波长为通带或禁带的光子晶体。     

一维光子晶体透射率的数值模拟

根据光子晶体的电磁特性,求解麦克斯韦方程,应用传输矩阵法求解一维光子晶体中电磁波传播的透射率特性,通过改变构成一维光子晶体的层数、材料折射率和材料厚度,得到层数变化对禁带宽度变化影响不大,折射率差值增大时带隙宽度也逐渐增大,两介质厚度有一定厚度差比厚度一样时形成较宽带隙。     

水下激光通信中光子晶体窄带滤光器的应用

激光在海水中传输衰减很大,为了能在水下进行通信,可以采用水下滤光的方法,过滤出有用信号光,抑制掉大量背景光和干扰光,提高系统信噪比.为此,分析光子晶体的特性,设计一个一维光子晶体窄带滤光器,并研究了影响一维光子晶体滤光器滤波特性的多种因素.     

有限周期声子晶体中SH波能带的波叠加理论

利用波的叠加原理推导出一维有限周期声子晶体中偏振方向垂直于入射面的横波(SH)的透射率公式,即建立了一种研究一维有限周期声子晶体中SH波能带的新方法——波叠加法。将波叠加法和转移矩阵法进行了比较研究,结果表明,波叠加法与转移矩阵法的结果一致。波叠加法既具有转移矩阵法能对能带进行数值计算的优点,又克服了转移矩阵法不能解释能带的产生原因的缺点。因此,波叠加法是研究一维有限周期声子晶体中SH波能带的一种更有效的方法。     

利用有限元法研究散射体对一维声子晶体板中声信号传播的调控作用

声子晶体是一种新型的人工复合周期性材料,其几何参数和材料参数对声信号能带结构有着很大的影响。文章运用有限元的方法计算分析基体为硅时,散射体材料分别为钨和金时的能带结构,结果表明,材料参数对声信号带隙位置有显著影响,散射体为金的带隙比散射体为钨的带隙窄,通过比较具有圆柱形和正四棱柱形散射体样品板中声波的能带结构,发现散射体的形状对低频范围内声信号的禁带分布也有很大影响。     

矩形晶格结构对二维压电声子晶体带隙的影响

通过计算二维压电声子晶体透射系数,研究了矩形晶格结构对声子晶体带隙的影响。为得到声子晶体的透射系数,构建叉指换能器(IDT)中间放置声子晶体的器件模型,IDT作为激发和接收端,声子晶体作为传输通道。通过有限元软件计算出模型的电学参数,分别结合IDT的混合矩阵(P矩阵)和声子晶体的散射矩阵,推导和计算出声表面波的透射系数,并找出带隙范围。该文在128°-YX铌酸锂基片上制作IDT和矩形晶格以圆孔为散射体的声子晶体。通过调整矩形晶格中y方向上晶格常数,理论和实验上均得到了2个方向上的带隙变化。结果表明,随着y方向上晶格常数的增大,x方向上的带隙逐渐分为两段,y方向上的带隙逐渐缩小,使y方向上的带隙夹在x方向两段带隙间。实验结果与计算结果较吻合。     

声子晶体中SH波的全反射隧穿滤波特性

利用边界条件推导出SH波在多层介质系统中的转移矩阵,得出了SH波在一维固-固结构声子晶体中的透射率公式.利用透射率公式研究了SH波在一维固-固结构声子晶体中的全反射隧穿滤波的特征.实验得出,SH波以大于全反射角入射一维固-固结构声子晶体时,在出射空间会出现全反射隧穿现象,利用SH波的全反射隧穿现象可实现多通道滤波.     

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。     

十字型结构声子晶体带隙及等效模型研究

该文设计了一种新型十字型声子晶体结构,并采用有限元法对其进行了研究;分析了此结构若干共振频率下的振动模态,分别建立了带隙起始频率与截止频率处振动模态的简化模型,探究了结构与材料参数对带隙的影响,验证了简化模型的合理性;最后计算了结构的反射系数与透射系数。结果表明,该结构带隙产生机理属局域共振型,能够在中低频段内产生一个完全带隙。通过对金属芯体密度、基体密度、包覆层的宽度及弹性模量等因素的调节,可以实现对带隙上、下界频率的调节,结构的反射系数与透射系数随入射波频率的变化也与带隙图相应证,当带隙图显示出现带隙时,结构的透射系数也随之下降。     

弹性波在准周期镜像固/液声子晶体中的透射

基于准周期Fibonacci序列,构建了准周期镜像结构固液介质声子晶体。利用转移矩阵法,数值研究了弹性波在其中的透射。弹性波正入射时,在奇数序列镜像声子晶体透射谱的带隙内出现多个谐振模,而在偶数序列镜像声子晶体透射谱的带隙内仅有弱透射峰;上、下带边的谐振随序列数的增加而增强。弹性波斜入射时,透射谱向高频区移动;入射角较小时,谐振模也向高频区移动,同时产生了次级禁带;入射角较大时,带隙内的谐振模消失,带隙间的频率间距减小。     

压电分流声子晶体杆带隙调控研究

压电型声子晶体具有弹性波带隙特性,可用于噪声与振动控制。该文通过在环氧树脂杆上周期地布置含有负电容的压电分流单元,构造了压电声子晶体杆结构。为拓宽带隙,对此结构设计了3种元胞配置,运用传递矩阵法计算其带隙特性,并采用遗传算法对分流电路参数进行优化。理论与仿真结果表明,改变元胞中不同谐振频率的压电分流单元的个数,可以获得多个局域共振带隙,增强带隙可调谐性;运用算法优化可得到带隙调谐时分流电路参数值的最佳匹配,实现多个带隙的合并进而形成宽带,在不改变原有结构的基础上拓宽带隙。     

圆柱固 液结构声子晶体的全反射隧穿效应

为了研究一维固-液结构圆柱形声子晶体中弹性波的全反射隧穿效应,利用转移矩阵法计算了弹性波在大于全反射角入射一维圆柱形声子晶体的透射率。在透射波中发现了全反射隧穿效应,得出了全反射隧穿峰的频率随模式量子数的变化特征,全反射隧穿峰的频率随圆柱半径的的变化特征,全反射隧穿峰的峰数随周期数的变化特征。并利用波的量子理论和倏逝波的理论对一维声子晶体的隧穿效应作出了定性的理论解释。     

一维固-液掺杂声子晶体缺陷模的干涉理论

建立了一维掺杂声子晶体的多波束干涉模型,利用波的干涉理论推导出一维掺杂声子晶体缺陷模的透射率公式和频率公式,成功地解释了一维掺杂声子晶体中缺陷模产生的物理机理。利用干涉理论和转移矩阵法对一维掺杂声子晶体缺陷模的特征进行了比较研究,两者的结论一致。