电磁波极化教学实验设计与实践

文章设计了一项电磁场与波课程的新实验,介绍了如何研制开发极化旋转支架、多极化发射天线等实验装置,用线极化天线对多种极化形式的电磁波进行接收测量,组合成一个完整的电磁波极化实验系统。该项新实验解决了电磁波极化实验难以开展的问题,对学生充分理解电磁波极化这一教学难点,起到了极大的作用。     

椭圆极化电磁波在界面的极化分析

运用波的极化概念,将入射的椭圆极化电磁波分解为互相正交的2个直线极化波,利用边界条件的匹配分别讨论它们与界面的作用结果,再进行合成;并就椭圆极化电磁波在界面垂直入射,以布儒斯特角入射及在界面发生全反射时的极化规律进行了分析.     

电磁波极化状态判断的一种简单方法

极化是电磁场与电磁波课程教学中的一个重要内容.常见判定电磁波极化的方法比较复杂.该文以复振幅矢量表示的电磁波为例,给出了一种通过比较复振幅矢量平方的模值和复振幅矢量模值的平方比值大小的方法来判断电磁波的极化状态.方法的简单易行,使学生更容易理解和掌握极化的概念.     

各向异性人工材料的电磁波吸收特性

利用传输矩阵法研究了含各向异性人工材料的一维结构的电磁波吸收特性,分析了入射波频率、极化方向、入射角以及材料厚度对电磁波吸收率的影响.结果表明,电磁波垂直入射到单层各向异性人工材料中,尽管s波和p波的吸收率极大值出现在不同的频率,但两种波的吸收率随层厚增大的变化规律一致.斜入射时,不管入射角如何变化,s波和p波的吸收率都随着层厚的增大而趋于定值,该极限值由入射角决定.改变入射波频率,当某一频率对应磁导率张量的矩阵元的实部为负值,对应极化波的吸收率随层厚的增大而趋于定值;当磁导率张量的矩阵元的实部为正值,对应极化波的吸收率随层厚的增大而振荡,且峰值出现在层厚为λ/2的整数倍时.含各向异性人工材料的三层结构的吸收率优于单层结构.以上结论可为使用各向异性人工材料制作电磁波吸收器提供理论支持.     

电磁波极化的判别方法及MATLAB呈现

文章介绍电磁波极化的概念和左旋、右旋极化波的判别方法。线性极化需满足条件"两相位相差0或π",圆极化波为"两振幅相等且相位差为π2",其他情形为椭圆极化波。通过两个方向即电场旋转方向与波传播方向来判别左旋与右旋极化波,同时利用MATLAB实现电场强度的轨迹可视化、形象化,加深学生对极化概念的进一步理解,有效提高了教学效果。     

全极化波变极化网络设计

根据任意极化波可由空间两个正交的线极化波合成的理论,提出了一种电控变极化网络设计方案,通过功分器、3 d B电桥和可变移相器的组合形成电控变极化网络,输入的单路信号通过电控变极化网络可以形成任意极化波。仿真计算的结果表明,通过分别控制变极化网络里的两对串联移相器的相位线性变化,可以分别使合成极化波的椭圆倾角和椭圆率角产生线性变化。     

煤层槽波的极化特征及其滤波

文章利用多分量数值模拟获得槽波信号及其极化轨迹图,结合槽波信号的本征方程,求取槽波的主极化方向和偏振系数;选取Poline滤波器,采用不同的滤波参数(p,q)对正演模拟信号进行滤波处理,并用极化轨迹图直观地显示出滤波前后差异。由于极化滤波实质是一种振幅加权滤波,滤波参数控制了信号对于其主极化方向的趋近程度,因此极化滤波会造成各分量的能量损失,需综合考虑选择合适的滤波参数。文中利用极化滤波法对实测信号进行了处理,取得了良好的应用效果。     

一种带有透波窗口的宽带RCS缩减超表面设计

超表面在调控电磁波的极化、幅值和相位等方面具有极大的优势。针对天线带外低散射的现实需求,通过复合极化旋转超表面和频率选择表面,调节极化旋转单元的响应厚度,实现了兼具高效极化旋转反射和同极化透波窗口的超表面设计。利用几何相位仅对交叉极化波有响应的特性,进一步通过棋盘阵列排布,在透波窗口的两侧实现低散射特性,其中透波带10.0~11.0 GHz插损低于1 dB;在4.5~7.5 GHz和12.0~17.0 GHz频带内实现低散射特性,RCS缩减接近10 dB。仿真和实验结果表明：文中所提出的超表面设计方法和架构具有宽带的RCS缩减特性和低插损透波特性,在隐身天线罩中具有潜在的应用价值。     

多层薄膜结构实现各向异性及其电磁极化转换性能分析

基于等效介质理论,采用多层薄膜周期结构实现材料的各向异性,并分析了这种多层周期结构在不同薄膜取向情况下的等效电磁参数,研究了该结构的电磁波传输性能,通过理论分析和基于有限元方法的全波电磁仿真后发现,在不考虑损耗的情况下,通过调节电磁波的入射面,垂直入射的TE波可以被该结构转换为TM波,这一结果说明该结构具有良好的极化转换特性,为新型电磁极化调控材料的研究提供了一条新的途径.     

雷暴云中冰晶粒子对电磁波的极化作用

为了研究雷暴云中冰晶粒子在带电情况下对电磁波传播的影响,利用冰晶粒子的介电常数模型和瑞利近似条件下带电粒子对电磁波的散射模型,推导了电磁波经过雷暴云中冰晶粒子区域时产生极化的计算模型,并进行了仿真和分析。结果表明:在传播过程中,电磁波的极化会受到冰晶粒子所带电荷的影响;冰晶粒子所带电荷量越多,对电磁波极化影响越大;冰粒表面电荷分布角越小,对电磁波的极化影响也越严重;电磁波频率和冰晶浓度越高,对电磁波造成的极化作用也越大,影响电磁波的传输质量。因此,在电磁波经过雷暴云时必须考虑带电冰晶粒子对其传播的影响。     

椭圆偏振光与部分偏振光的实验现象分析

由于部分偏振光与椭圆偏振光经旋转偏振片后,其光强发生相似的变化,所以难以区分.采用在椭圆偏振光路中加入2片1/4波片,在部分偏振光光路中加入1片1/4波片,从而加以区分.实验结果表明,部分偏振光的光强发生变化,但是没有出现消光现象,椭圆偏振光通过1/4波片变成浅偏振光,出现消光现象.     

双λ/4波片复合的特性分析

为了得出双λ/4波片复合后的综合偏振特性,利用Stokes矢量和Muller矩阵从理论上分析了线偏振光通过双λ/4波片后出射光的偏振态.结果表明：调整第一只λ/4波片快轴与入射线偏振光光矢量的夹角以及两只λ/4波片快轴之夹角,可以获得不同的偏振态,即：出射光可为线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光,且各夹角不同,出射光的态势及旋性就不同,调整其中某个角度,能够实现偏振光状态的转换.     

线偏振入射光在胆甾相液晶中传播特性的研究

本文以麦克斯韦电磁波方程为基础,通过引入局域坐标系和泡利矩阵等数学处理,得出了沿螺旋轴方向入射的线偏振光在胆甾相液晶中传播的波动方程及电矢量的一般公式,并由此讨论了波长与液晶螺距相差很大的线偏振入射光在胆甾相液晶中传播过程中偏振状态和偏振方向的变化规律。     

波片厚度的双光路对比测量

介绍了一种测量波片厚度的新方法.根据偏振光干涉的理论分析，推导出了计算波片厚度的解析式.在此基础上，设计、建立了一套双光路对比测试光强的实验系统.利用该实验系统对含有待测石英薄片的光路进行多次测量，将实验数据用推导出的波片厚度计算公式处理，得到了待测薄片的厚度.     

不同物候期的玉米单叶偏振反射特征分析

简要地阐述了不同物侯期玉米单叶的偏振反射特征,并对影响玉米单叶偏振反射的主要因素：物候期、方位角、光线入射角、探测角、波段等进行了分析,其结果对偏振光遥感的理论研究,、玉米生长状况及产量评估有一定的意义。     

椭圆偏振光和部分偏振光检验的理论依据与实验方法

利用矩阵光学的方法,从理论上推导了椭圆偏振光和部分偏振光检验的依据;建立了实验测试系统,并利用偏振光实验平台,测定了出射光的马吕斯定律曲线．实验结果和理论分析相吻合．     

GaAs光致发射极化电子源的原理及其在极化(e.2e)中的应用

GaAs半导体光致发射极化电子源是70年代末国际上出现的一种新型极化电子源。它采用GaAs半导体晶片作为光阴极，并在高真空环境下将碱金属铯及氧化剂镀到光阴极上，以获得负电子亲和势（Negative lectron Affinity）表面，然后通过用波长合适的圆偏振激光阴极，来获得自旋极化的电子束，详细讨论了GaAs半导体光致发射极化电子源的原理及实验过程，并介绍了极化电子在极化（e.2e)反应中的应用。     

晶体会聚偏光干涉图的探讨

依据光线在晶体中的传播规律和光波的干涉原理，通过定性和定量的分析，解释了会聚线偏光经过单轴晶体时所形成干涉图的原因。