光学谐振腔的损耗

本文描述了光学谐振腔损耗的分类和产生的机制,讨论了设计稳定光学谐振腔时,如何减少稳定腔损耗以便于提高它的品质因数。     

回音壁模式圆盘形微谐振腔的设计及特性研究

针对光通信波段,分析了标准圆盘形结构和其他三种变体结构的WGM微谐振腔,讨论了通过改变传输波导和微腔之间的间距以及改变传输波导的几何形状对耦合系数的影响,基于FDTD算法,分别计算了四种结构的耦合系数、谐振频率、模场分布及品质因数等,发现模式的匹配程度和输入波导的弯曲损耗均对品质因数有影响,而四种结构的品质因数和耦合系数的变化规律相反,故具体应用中为了达到较高的耦合效率,须在较高的品质因数与较大的耦合系数之间进行折中,经比较得到了一种输入波导弯曲的优化圆盘形结构。     

一种同轴腔微波等离子体反应器的设计及电磁场计算

设计了一种同轴腔微波等离子体反应器,推导了谐振腔内电磁场分布表达式,对谐振腔中的电磁分布进行了数值计算,得到与理论推导结果相对应的场强分布图。同时采用HFSS软件对本文设计的同轴谐振腔等离子体反应器进行电磁场的模拟仿真,优化出谐振腔的最优尺寸和场强分布图。软件模拟与理论推导结果吻合,说明了本方案设计的可靠性。本文设计的谐振腔固有品质因数可达17800,峰值场强高达9.29×103V/(m·W),且分布均匀,微波能量集中,有利于反应气体产生放电。     

一种同轴腔微波等离子体反应器的设计及电磁场计算

设计了一种同轴腔微波等离子体反应器，推导了谐振腔内电磁场分布表达式，对谐振腔中的电磁分布进行了数值计算，得到与理论推导结果相对应的场强分布图。同时采用HFSS软件对本文设计的同轴谐振腔等离子体反应器进行电磁场的模拟仿真，优化出谐振腔的最优尺寸和场强分布图。软件模拟与理论推导结果吻合，说明了本方案设计的可靠性。本文设计的谐振腔固有品质因数可达17800，峰值场强高达9.29×10³V/(m·W)，且分布均匀，微波能量集中，有利于反应气体产生放电。     

Josephson结与谐振腔耦合的数值研究

根据谐振腔与Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ结耦合结构的等效电路模型,用数值计算方法研究了结与谐振腔互作用时的Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ效应,得出腔感应电流台阶主度与谐振电路的品质因素Ｑ值之间的关系;在外加微波辐照下,发现Ｓｈａｐｉｒｏ台阶高度随微波功率地的变化也有变化,并计算了损耗电阻ＲＬ对耦合结构Ｓｈａｐｉｒｏ台阶高度随海峡 波功能变化关系的影响。     

低能小型医用回旋加速器谐振腔的有限元分析

应用有限元方法分析了一台小型医用回旋加速器的谐振腔.以PC机为平台,采用ANSYS软件进行建模,对腔体的谐振频率、空载品质因数进行了研究,探讨了微调电容间距、网格剖分精度以及建模方法对计算结果的影响.回旋加速器谐振腔不是一个严格的封闭腔体,结构复杂.为减少计算量,根据其物理特性对腔体做了封闭处理,研究发现,这一简化的模型对计算精度的影响不大.计算结果和实际测量结果的误差在工程允许的范围之内,表明基于有限元的软件能够很好地计算类似回旋加速器高频谐振腔这样具有复杂边界的腔体结构,可用于加速器的物理设计及工程设计.     

采用谐振腔微扰法的NiZn铁氧体介电常数测量

谐振腔微扰法广泛用于材料微波介电性能的测量,它与常规的测量方法相比,具有样品尺寸小、计算公式简单的优点,在近似计算频率、谐振腔品质因数、材料的介电常数等方面具有较高的应用价值.采用谐振腔微扰法,测量不同配方NiZn铁氧体在微波频段的复介电常数,计算得到介电常数的虚部ε″和实部ε',进而分析Ni和Zn的含量对NiZn铁氧体材料介电常数的影响.     

基于低温共烧陶瓷工艺的370GHz三阶带通滤波器设计

基于低温共烧陶瓷工艺(LTCC),设计了工作在370 GHz的三阶带通滤波器.采用有限元分析软件HFSS提取了LTCC工艺下矩形波导的复传播常数,并精确计算了LTCC工艺下矩形谐振腔的品质因数和耦合系数,用于辅助带通滤波器的设计.随后设计了能够用于进一步探针测量的微带线到矩形波导转换器.最终得到的三阶带通滤波器中心频率370 GHz,相对带宽4.7%,插入损耗0.7 d B,回波损耗22 d B,带外抑制大于28 d B.     

微波铁氧体有效线宽△H_(eff)的测量

本文提出采用反射式样品腔作为稳频腔，通过测试腔的谐振频率和反射系数求出有效线宽△Ｈｅｆｆ。将谐振腔的品质因数Ｑ０提高，和使谐振腔接近临介耦合以及适当加大样品体积，可以测试低损耗铁氧体样品的非共振区有效线宽。 讨论了微波场为非严格园偏振场时对测量有效线宽△Ｈｅｆｆ的影响。     

介质柱谐振器法测量微波陶瓷介电参数的误差分析与实验研究

讨论微波介质谐振器介电常数与品质因数的测量技术、测量基本原理及有关参数的计算方法,同时也较详细地给出了实际测量中模式的判别方法及测量误差分析,并结合所用仪器的实验测量误差与理论误差进行比较.通过上述分析可知该方法对介电常数的测量较为精确,而对无载品质因数的测量误差相对较大,且随样品介电常数、高度的增大,测量误差减小.     

腔内非均匀增益对DF化学激光器本征模式特性的影响

通过对氟化氘(DF)化学激光器腔内气动流场的分析,建立了包括小信号增益系数分布和折射率起伏分布的非均匀增益分布模型,进而分析了化学激光器腔内非均匀增益分布对其模式特性的影响。采用增益介质多层分布法和Fox-Li迭代法,计算了具有非均匀增益分布的DF化学激光器有源腔本征模式分布,并利用功率谱密度(PSD)及 Zernike 像差系数对无源腔以及有源腔本征模式的相位特性进行了比较分析。研究结果表明：DF 化学激光器腔内非均匀增益特性会引起其本征模式分布不均匀性和波前相位高频比例的增加,进而导致激光器输出光束的光束质量明显下降。     

8mm波段圆柱螺旋腔的研制

为了用８ｍｍ波段傅里叶变换谱仪测量气体的转动吸收谱线,研制了一个用作气体样品池的圆柱螺旋腔．讨论了如何通过选择腔体结构和耦合方式抑制干扰模,并对腔的模式纯度和有载ＱＬ值进行了测试．     

基于矩形谐振腔MIM波导结构的表面等离子体带阻滤波器

采用二维时域有限差分法(FDTD)设计并验证了一种新型的基于金属-介质-金属(metal-insulator-metal,MIM)多矩形谐振腔结构的表面等离子体带阻滤波器.该结构由一波导通道和一列平行排列于波导上方的矩形谐振腔组成.当矩形腔的长度对某一波长满足法布里-珀罗(F-P)谐振条件时,该波长的表面等离子体(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)将进入腔内并发生耦合共振而被限制在其内,起到滤波的效果.通过调整谐振腔的长度和数量,可以方便地滤掉一个或多个不同波长的光波.与其他结构SPPs滤波器相比,此结构更具有简洁、滤过的波长更窄、更小的能量损耗等优点,该种滤波器可以应用于高集成电路等光学设备.     

微波等离子体推力器谐振腔电磁场分布研究

分析求解Maxwell方程。分别对矩形谐振腔和圆柱形谐振腔两种谐振腔的不同的谐振模式重要参数进行了分析计算。通过电磁场仿真重点对谐振腔内的电磁场进行编程计算,仿真分析微波等离子体推力器无加载谐振腔内的电磁场特性。为确定推力器最简单适用的谐振腔形式以及与其相应的谐振模式提供依据。     

波导带通滤波器

针对一般平面结构滤波器,如微带线切比雪夫型滤波器所面对的带内插损和带外抑制这一对矛盾,本文使用圆形波导腔体作为谐振器,有效地提高了谐振器的Q值,使在满足带内插损不大于指标要求的前提下,尽量使滤波器的带外抑制提高。另外,在函数类型上使用椭圆函数型,使带外出现有限频率传输零点,进一步提高了带外抑制能力。利用一腔多模,可以在相同的级数要求下,大大减小滤波器的尺寸和重量,可使其能胜任星载通信设备的要求。     

High temperature super-conducting (HTS) C-band oscillator with phase noise of -134 dBc/Hz

A high Q HTS cavity resonator with resonating frequency fo = 5.624 GHz was fabricated using high quality HTS film and high purity sapphire. The unloaded quality factor of the HTS resonator was as high as Qt = 1.09×106 at the nitrogen temperature, 77 K. A HTS local oscillator combining the high Q cavity resonator with a C-band low noise GaAs HEMT amplifier was then designed and constructed.The phase noise of the oscillator, measured by a HP 3048A noise measurement system, is -134 dBc/Hz at 10 kHz offset when the temperature is 77 K. This result is close to the best level reported by other groups in the world.     

敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳散射特性

研究敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳声散射特性对探测和识别水下目标具有重要意义。利用 COMSOL有限元软件对水下弹性球进行仿真,获得目标强度的数值解,通过与理论解对比验证了该方法可用于计算水下球形结构的声散射特性。通过对弹性球壳敷设覆盖层前后的目标强度进行仿真,对比结果指出敷设空腔覆盖层能有效降低球壳的目标强度。进一步讨论覆盖层材料参数和空腔结构变化对弹性球壳声散射特性的影响,结果表明：空腔比、覆盖层厚度和损耗因子值越大,目标强度越小;与圆柱、圆台空腔相比,圆锥空腔的目标强度最低。     

微波谐振腔微扰法测量油体含水量的研究

根据微波通过油体后，谐振腔的谐振频率和品质因数均会发生相应的变化的特点，探讨了测量油体湿度的原理及所采取的方法．该方法克服了以往微波能量泄露的弊端，减少了微波对周围环境的污染．     

非完全填充谐振腔微扰法测量介电常数实部的改进研究

基于有限元的数值计算方法对高介电常数介质加载的谐振腔作了数值仿真，发现谐振频率与介质插入深度基本呈线性关系.通过引入一个补偿因子对介质的插入深度进行补偿，提高了传统谐振腔微扰法在介质不完全填充时测量介电常数的精度，介质插入深度大于腔体深度的27%时，介电常数实部误差小于3%.