基于椭圆基元光子晶体的宽角度自准直传输研究

针对二维光子晶体在自准直传输现象,推导了非正交坐标系下的时域有限差分(FDTD)模型,有效地计算了二维椭圆基元光子晶体带隙结构.结合等频图分析,从理论上研究了二维椭圆基元光子晶体结构中TM模式的自准直现象,优化设计出宽角度自准直效应模型,并通过高斯波束验证了其无衍射自导传输模式.     

微波段电单轴介质主轴方向确定及参数反演

给出了各向异性介质介电系数张量主系表达式和实验室系表达式之间的关系。讨论了实验室系中电单轴介质介电系数张量的特点。将各向异性介质沿三个正交方向切割成板状样品,分析了电磁波沿不同入射方向和不同极化情形下,样品板后向散射的特点。提出了一种测量板状样品后向散射场交叉极化分量并结合已有方法反演微波段电单轴各向异性介质参数和确定介质主轴方向的新方法。利用时域有限差分方法数值模拟了电各向异性板状材料的后向散射,并给出了参数反演和主轴方向确定的算例。理论分析和数值模拟结果表明,本文方法可应用于自由空间测量中电单轴各向异性介质主轴方向确定和介质参数测量。     

基于时域有限差分方法求解薛定谔方程

时域有限差分(finite difference time domain, FDTD)方法广泛应用于电磁场仿真领域,并与量子力学理论相结合来求解时域薛定谔方程,然而数值计算中的稳定性研究缺少理论方面的探讨。基于冯·诺依曼的稳定性分析方法得到了时域薛定谔方程的一维以及多维的稳定性条件,并且讨论了在不同势能情况下该稳定性条件的表现形式。数值结果充分证明了结论的正确性。     

基于时域弹跳射线法分析电大尺寸目标的散射

通过对频域弹跳射线法的表达式进行逆傅里叶变换推导出时域弹跳射线法的表达式,并且讨论了与时域弹跳射线法相关的八叉树加速算法、Nyquist抽样准则及遮挡判别方法。与时域低频方法（如时域有限差分法、时域积分方程法）相比,时域弹跳射线法的优点是计算速度快、所需内存少,是分析电大尺寸目标宽带雷达散射截面的高效方法。实际算例的数值结果表明,时域弹跳射线法与其他精确方法的结果吻合很好。     

双正交时域多分辨方法及其电磁散射应用

研究了一种双正交时域多分辨方法,用于分析三维目标的电磁散射特性,计算目标的雷达散射截面.以具有紧支撑和严格内插特性的双正交Cohen-Daubechies-Feauveau(CDF)小波为场量展开的空间基函数,用小波Galerkin采样方法进一步导出该算法的严格三维计算公式,并分析其色散特性. 采用各向异性完全匹配层截断计算空间,应用总场/散射场技术引入入射波. 理论分析和实验结果表明,与时域有限差分法和基于非紧支撑的Battle-Lemarie (B-L)小波的MRTD方法相比,该方法在保持计算精度的前提下能大幅度节省计算资源.     

改进的自适应区域分解FDTD在波导结构中的应用

摘要： 提出了一种改进的自适应区域分解时域有限差分(improved adaptive domain decomposition finite difference time domain, IADD-FDTD)算法. 这种算法通过对检测面上的电压值进行自适应边界检测,消除了检测面上电场值不稳定而带来的计算误差. 该算法还可得到更多的分区,提高了计算速度. 通过对多种不连续波导结构的应用分析,验证了这种算法的正确性和有效性.     

基于平衡流场的再入飞行器电磁散射特性分析

针对高速再入飞行器穿过大气层时产生冗长等离子尾流的特点,综合利用真实气体效应情况下等离子体流场计算方法和移位算子时域有限差分电磁散射建模方法。首先由再入飞行器相关参数得到其周围非均匀等离子体流场的分布情况,然后据此建立含等离子体尾流目标的电磁散射模型。以锥球形目标为例,计算和分析了以零攻角再入时的低频电磁散射特性。结果表明,当飞行器再入速度较高时,等离子体尾流在低频段将显著增强其后向散射,有利于低频雷达探测再入目标。     

基于计算经典辐射功率的量子偶极-偶极相互作用求解

提出了一种通用的严格求解任意微纳结构中2个二能级“原子”间量子偶极-偶极相互作用的方法.量子偶极-偶极相互作用传输率用2个经典电偶极子同时存在时的辐射功率减去它们单独存在时的辐射功率来表达,辐射功率通过经典的时域有限差分方法获得.将该方法应用到偶极子处于真空和平板金属腔中的情况,其数值结果与解析结果符合得很好,验证了该方法的可行性.     

二维麦克斯韦方程分裂的高阶时域有限差分方法

将分裂算子的时域有限差分方法与高阶差分方法相结合,提出了二维麦克斯韦方程的分裂的高阶时域有限差分格式(SHO-FDTDⅠ)及其修正格式(SHO-FDTDⅡ)。用Fourier方法证明了这两种格式是无条件稳定的,其中格式Ⅰ是损耗(dissipative)的,格式Ⅱ是非损耗(non-dissipative)的。然后推导出了它们的数值弥散关系式,最后用数值算例验证了理论分析,并给出了数值弥散误差的计算和增长因子模的计算。     

一种改进的微带天线输入阻抗计算方法

本文通过建立双微带天线并联模型,提出了一种改进的输入阻抗计算方法,有效地消除了δ-间隔馈电模型的固有相位误差;计算结果表明该算法可提高高次模式下阻抗和驻波比计算的精度。