基于 3D 打印的THz 波导成型技术研究进展

本文首先介绍了太赫兹波导和3D 打印技术的发展现状。3D 打印作为一项新兴的技术,以数字模型文件为基础, 运用粉末状金属或塑料等可粘合材料通过逐层打印的方法构造实体,打破了传统THz 波导技术的局限性。本文介绍的3D 打印THz 波导利用聚合树脂作为打印材料,打印完成的THz 波导在其传输通路上镀500nm 的金,金的厚度足以支持THz 传播。利用这种方法可以打印出直波导、三维弯曲面、三维Y 劈和U 型波导等多种结构。3D 打印THz 波导除传输损耗 略高外,其传输模式及其特性与传统的金属波导基本一致,这种额外的传输损耗归咎于商业3D 打印机的精度。     

基于开口圆锥近场探针的太赫兹超分辨成像研究

基于近场探针的太赫兹扫描成像系统能够突破衍射极限探究物质隐藏的细节,但是传统基于微纳加工工艺的近场探针存在工艺复杂、传输损耗较大的缺点。提出了一种基于空心圆波导的渐变开口圆锥形近场探针设计方法,所设计的探针能够通过圆波导实现低损耗传输,同时利用渐变开口圆锥形针尖实现亚波长聚焦。为了验证方法的可行性,采用3D打印技术对所设计的探针进行加工,然后基于高精度三维扫描平台搭建了一套0.1 THz近场扫描成像系统。实验结果表明该探针能够实现亚波长超分辨聚焦,实验结果与仿真结果一致。     

可弯曲的低损耗太赫兹波导研究进展

近年来,随着太赫兹(THz)时域光谱系统的发展,THz波导作为用于THz波传输的器件一直都是研究的重点,而寻找低损耗的材料和可弯曲的结构一直是研究人员的目标。介绍了THz时域光谱系统的现状,并总结了传统波导技术应用于THz领域时的一些不足之处。重点介绍了基于三种不同工作原理的新型THz波导,并对比了各自的优缺点,这三种原理分别是金属面反射、介质界面全反射以及反共振反射。最后简要介绍了可弯曲低损耗THz波导的应用现状及后续工作方向。     

THz QCL波导结构研究与光束质量分析

THz量子级联激光器是理想的固态THz源,研究波导结构对激射光特性和远场光束质量的影响,是THz QCL设计中的关键。本文采用有限元方法对THz QCL双面和单面金属波导结构的限制和损耗特性进行分析,给出了限制因子、波导损耗和阈值增益随波导结构、激射波长等参数的变化关系。仿真实验结果表明:与单面金属波导相比,双面金属波导对光具有更好的限制作用,损耗也比较小,更适合做有源区的波导限制结构。在计算出波导中光场分布的基础上,又利用矢量衍射理论分析了THz QCL的光束质量,给出了不同波导宽度时出射光束的远场光束宽度和远场发散角,从应用方面为QCL的设计提供了一定参考。     

低损耗太赫兹波导及其成像应用

高性能的太赫兹功能器件在太赫兹波的产生、传输及探测上都有着重要意义.报道了一种Kagome型低损耗太赫兹波导及其成像应用.首先根据反谐振波导理论设计了0. 1 THz处低损耗的太赫兹波导,其理论损耗低至0. 012 cm~(-1).然后使用3D打印技术制备波导实物,实验测得其损耗为0. 015 3 cm-1,波导末端光束发散角为6±0. 5°.最后基于该波导搭建了可重构太赫兹成像装置,分别实现了对隐藏刀片、矿石的反射和透射成像,在地下远距离勘探领域具有潜在的应用前景.     

柔性介质金属膜太赫兹波导的传输特性与应用

太赫兹（THz）波在通信、成像、安全监测、生物医学等领域有着广阔的应用前景。随着THz技术的飞速发展，对其传输波导，特别是低损耗、单模、柔性传输等高性能THz波导的需求日益增长，这将为提高THz系统的灵活性及推动其实用化发展提供重要支撑。综述了金属膜波导和介质金属膜波导的设计和制备工艺，在0.1～0.3 THz和2.0～5.0 THz频段的损耗和单偏振单模传输等特性，以及在通信和成像等方面的应用。着重介绍了本课题组近年来在波导的设计、特性仿真、制备、测试和应用方面的研究结果。也对THz波导研制中存在的难点和发展前景进行了初步探讨。     

太赫兹波在二维光子晶体波导中的传输特性研究

首先用平面波展开法(PWM)计算了二维光子晶体的能带结构,然后提出了适合THz 波传输的光子晶体波导模型,并采用时域有限差分法(FDTD)研究了THz波在这种波导中的传输特性.在波导的输入输出口采样场值经过傅立叶变换以后进行比较,结果很合理.分析结果表明,位于光子晶体禁带内的THz波在这种波导中的传输是几乎没有损耗的,这为开发性能优良的THz 器件提供了理论依据.     

太赫兹Si/SiGe量子级联激光器波导模拟

波导层结构设计是制备太赫兹(THz)量子级联激光器的关键问题之一.本文基于德鲁得(Drude)模型,利用时域有限差分(FDTD)法,对Si/SiGe量子级联激光器的波导层进行优化设计,从理论上对传统的递变折射率波导、单面金属波导、双面金属波导以及金属/金属硅化物波导横磁模(TM模)的模式损耗和光场限制因子进行了对比分析.结果表明,金属/金属硅化物波导不但可以减小波导损耗,而且有很高的光学限制因子,同时其工艺也比双面金属波导容易实现,为Si/SiGe太赫兹量子级联激光器波导层的设计提供了一定的理论指导.     

太赫兹Si/SiGe量子级联激光器波导模拟

波导层结构设计是制备太赫兹(THz)量子级联激光器的关键问题之一.本文基于德鲁得(Drude)模型,利用时域有限差分(FDTD)法,对Si/SiGe量子级联激光器的波导层进行优化设计,从理论上对传统的递变折射率波导、单面金属波导、双面金属波导以及金属/金属硅化物波导横磁模(TM模)的模式损耗和光场限制因子进行了对比分析.结果表明,金属/金属硅化物波导不但可以减小波导损耗,而且有很高的光学限制因子,同时其工艺也比双面金属波导容易实现,为Si/SiGe太赫兹量子级联激光器波导层的设计提供了一定的理论指导.     

太赫兹光子晶体光纤与天线设计

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料为基质,设计了一种空芯多孔包层结构的太赫兹光纤,中心的大孔缺陷用于传输太赫兹波,周围四层小孔可以将太赫兹波的传播限制在缺陷内部。利用COMSOL软件对光纤的损耗特性进行仿真分析发现,光纤在0.6 THz的泄露损耗低于0.1 dB/m,具有良好的传输特性。和金属波导口可以当作天线辐射电磁波的原理相似,光纤的端面也可以作为天线将内部传输的太赫兹波向外辐射,通过仿真分析,天线在0.59~0.61 THz的回波损耗低于-25 dB,方向性系数大于20 dB,半功率波束宽度约为13。     

Electromagnetic scattering by an inhomogeneous plasma anisotropic sphere of multilayers

Electromagnetic scattering by an inhomogeneous plasma anisotropic sphere is formulated and obtained, where the inhomogeneous plasma anisotropic sphere is divided into (s-1) homogeneous anisotropic spherical layers. The electromagnetic fields in the inner spherical multilayers and outer free space of the inhomogeneous plasma anisotropic spherical structure can be expanded in terms of the spherical vector wave functions in plasma anisotropic medium and in isotropic medium, respectively. By applying the continuous boundary conditions of electromagnetic fields on the spherical interfaces of the (s-1)-layered homogeneous anisotropic plasma medium, the unknown expansion coefficients of fields in the multilayered plasma spherical structure are obtained, and then the electromagnetic field distributions are calculated. Numerical results for the very general inhomogeneous plasma dielectric material sphere are given and the data in a special case are obtained using the present method and the method of moments accelerated with the conjugate-gradient fast-Fourier-transform approach and compared to each other to verify the correctness and applicability of the present analysis.     

导体球涂覆各向异性铁氧体介质电磁散射的解析解

该文用球矢量波函数对各向异性铁氧体介质涂覆导体球的电磁散射解析解开展研究。各向异性铁氧体介质中电磁场的球矢量波函数解可表示成第一、二、三、四类球矢量波函数之和。根据球Bessel函数的性质,可以得出导体球涂覆各向异性铁氧体介质的球矢量波函数解析解。应用铁氧体与自由空间分界面上电磁场切向连续和在导体球面上切向电场等于零的边界条件以及球矢量波函数切向正交性质,可分别得出铁氧体介质中电磁场和散射场的展开系数。给出了平面波入射情况下的数值计算结果。该文的结果可应用于有关微波器件、天线以及目标特征的分析和计算。     

基于主动学习的支持向量机算法

针对支持向量机（svM）模型不能有效处理海量数据挖掘的问题,提出一种改进的基于主动学习的支持向量机（AL_SVM）方法。该方法首先将训练集随机划分为多个独立同分布的子集,并选择其中一个子集作为初始训练集来训练SVM得到初始分类器和支持向量集,然后根据已经得到的分类器信息在剩余样本集中选择对于分类器改进作用最大的有价值样本。并与已得到的支持向量集合并构成新训练集,以更新分类器,从而在保留重要支持向量信息的前提下,去除大量不重要的支持向量,一定程度上避免了过学习问题,提高了学习效率。实验表明,AL_SVM方法能够在保持学习器泛化能力的同时提高其学习效率。     

基于支持向量机的说话人辨认研究

支持向量机是统计学理论的一个重要的学习方法，也是解决模式识别问题的一个有力的工具，本文提出了用支持向量机来解决说话人辨认问题。结合语音信号的特点，解决了大数据量情况下支持向量机的训练问题。支持向量机对两类的分类问题有着突出的优势，本文用两种判决规则将两类问题应用到多类的识别问题。用支持向量机实现了一个与文本无关的说话人辨认系统，实验表明，本方法有良好的效果。     

基于QPSO的属性约简在NIDS中的应用研究

支持向量机作为一种优良的分类算法应用在网络入侵检测系统中,但是训练时间过长是它的主要缺陷.文中提出了基于量子粒子群优化的属性约简和支持向量机(SVM)的入侵检测方法,利用量子粒子群优化的属性约简算法对训练样本集进行属性约简,剔除了对入侵检测结果影响较小的冗余特征,从而使入侵检测系统在获取用户特征的时间减少,整个入侵检测系统的性能得到提高.实验结果表明,该方法是有效的.     

用于车牌字符识别的SVM算法

支持向量机(SVM)是20世纪90年代初由Vapnik等人提出的一类新型机器学习方法，此方法能够在训练样本很少的情况下达到很好的分类推广能力。本文应用SVM算法时车牌中的汉字字符进行识别，无字符特征提取提高了识别速度，并且可得到较高的识别率。实验讨论了SVM算法用于字符识别时，不同的核函数时识别率的影响。实验结果表明，用SVM算法进行车牌字符识别具有较高的识别率。     

基于支持向量机的介质圆柱体逆散射问题研究

提出一种新的在线逆散射方法-支持向量机,通过支持向量机将原问题转化成一个回归估计问题.该方法可广泛应用于各种逆散射方面,尤其是目标的几何与电磁参数重构.以相对介电常数作为输入,复散射系数作为输出,通过对训练样本的学习,利用支持向量机回归估计了介质圆柱体不同相对介电常数下复散射系数的实部与虚部.同时,以多个观测点的散射电场值作为样本信息,利用支持向量机对已知探测范围内的介质圆柱体的相对介电常数和电导率进行了重构.比较结果显示了该方法的有效性和准确性.     

去噪声的加权SVM分类方法

针对支持向量机(SVM)本身抗噪声能力低和训练数据类别不均匀会造成分类结果偏向数目较大一类的倾向性等问题，本文提出了去噪声的加权SVM分类方法。在该方法中，通过引入主成分分析方法来降维去除噪声，再通过引入加权系数的方式，补偿了上述倾向性造成的不利影响，提高了预测分类精度。对污水处理过程运行状态的分类实验表明该方法的有效性。     

支持向量机的分类策略在图像识别中的应用

针对目前图像识别中能够获取的样本数非常少,而基于支持向量机的分类策略具有利用较少训练样本达到很好的分类结果能力的优点,阐述了支持向量机的基本原理,介绍了支持向量机的多模式分类策略,重点说明了"M-ary"分类策略的改进方法,即在M-ary分类策略中引进二进制编码分类,这样可以提高图像的识别速度,以及改进后的"M-ary"分类策略在车型识别中的应用.     

最小二乘支持向量机用于时间序列叶面积指数预测

遥感反演的叶面积指数（LAI）时间序列被广泛应用于气候模拟、作物长势监测等研究。但遥感数据受天气等因素影响,时间序列的LAI 数据存在缺失。支持向量机（SVM）是一种有效的数据分类和回归预测工具,而最小二乘支持向量机（LS-SVM）是对SVM 的有效改进。以西藏那曲县为例,使用2003-2011 年MODIS LAI 产品,分别用LS-SVM 和SVM 两种方法对研究区域2011 年LAI 时间序列进行预测,并用MODIS 原始LAI 以及部分地面实验样点值进行验证。结果表明,基于LS-SVM 的LAI 时间序列预测算法的精度比基于SVM 的算法高,从而证明LS-SVM 方法能够弥补遥感反演时间序列LAI 数据的缺失问题,对提高时间序列的LAI 遥感产品质量具有重要意义。