陶瓷介质波导的设计与参数测量

近年来随着毫米波、亚毫米波技术的发展,采用介质波导作为传输线重新引起了人们的兴趣.在毫米波段,金属波导元件的加工精度较难达到,而微带电路的损耗又太大,因此转而采用介质波导传输线并以此制成多种集成电路(如振荡器、检波器、混频器和调制器等).本文主要讨论由陶瓷、硅等高介电常数材料制成的矩形、圆形介质波导的工作模式,应用已给出的图表可以比较方便地决定单模工作区域.我们还给出了矩形介质波导各种模式导波长的表示式和圆形介质波导本征值方程的一种解法.实验测量了几种矩形、圆陶瓷介质波导的导波长,其结果与理论计算值是比较符合的.     

平板介质波导弯曲辐射损耗公式的修正

本文应用微扰法导出了平板介质波导弯曲辐射损耗公式。指出 L.Lewin所求得公式有一处差错,并进行了更正。由此公式计算的结果与精确计算机数值结果符合甚好。     

椭圆介质波导的射线分析

本文用射线光学的方法分别分析了椭圆阶跃形介质波导内存在的“耳语廊”模和“反弹球”模,并给出了这两种模式相应的传播常数表达式,其计算结果与精确计算机数值分析的结果相比,在非近截止区,两者符合很好.本文的方法可处理任意偏心率值的椭圆介质波导,要比其它方法简单,亦便于使用.     

椭圆介质波导的弯曲损耗

本文运用微扰方法,以弯曲矩形介质波导逼近弯曲椭圆介质波导,求得计算椭圆介质波导弯曲损耗的公式。     

用补偿法求解任意截面介质波导的色散曲线

本文用已知截面的波导匹配各种形状介质波导,并分别用面积补偿和能量补偿的思想,具体计算了几种形状的波导,所得公式简单,计算结果与精确值符合甚好.     

任意截面介质波导导模的叠代矩量法分析

本文提出用以计算任意截面介质波导色散关系的叠代矩量法,并给出用叠代矩量法计算椭圆介质波导、三角形波导、平切圆波导、蛋形截面波导等的传播特性的实例。计算结果与有限元法、点匹配法等精确数值计算结果符合很好。本方法简便易行,计算工作量较小。     

圆柱介质波导特征方程的求解

本文介绍介质波导特征方程的一种数值解法.给出了程序流图与数值结果,并讨论了由计算引出的若干结论.该方法可用于求解介质圆柱谐振器及阶跃光纤等结构的场问题.     

三沟道定向耦合器耦合长度的变分计算

本文提出一种用以计算三沟道定向耦合器耦合长度的精确变分方法。同时讨论一下已有的几种主要近似方法的适用范围:(1)平板波导近似(Marcatili法);(2)有效折射率法(EDC);(3)微扰论方法。可以看出,Marcatili方法得出的耦合长度偏大,而有效折射率方法给出的结果却偏小。变分法求出的传播常数则较精确,变分法与微扰法求得的耦合长度基本上一致。     

椭圆介质波导的WKB分析

本文用WKB方法分别分析了椭圆阶跃型介质波导内存在的“耳语廊”模和“反弹球”模,并给出了用以计算相应于这两种模式的色散特性的公式.本文也给出了对于不同偏心率椭圆,相应于这两种模式的模式判别式.本文结果同精确计算结果相比,除近截止区外,两者符合很好.本文的方法简单且便于应用.     

基于表面波导的简化人体通信理论模型

原有人体通信理论模型存在着计算时间长、消耗资源多的问题.为了简化计算,提出了一种基于分层介质波导理论的简化人体通信理论模型.由于在理论模型和数值模型的衰减常数计算中均发现五层、四层和三层模型的结果一致,而二层模型的结果与其他模型相差较大.这从理论和实验两方面证明了三层模型在计算精度和效率方面取得了平衡,可作为简化人体通信理论模型使用.该简化模型在保持与原有五层模型相同计算精度水平的同时,计算时间为原模型的0.216倍,将计算效率提高了5倍,可用于对人体通信传输机制进行快速估计.     

矩形介质波导的弯曲损耗

本文用微扰法导出了矩形介质波导的弯曲辐射损耗公式,其结果与Marca-tili结果符合很好,但是公式及计算过程都要简单得多,也便于向其它弯曲波导结构推广。     

条形介质波导与定向耦合器的新解法-叠代矩量法

本文给出用以精确计算各种条形介质波导导模色散曲线与场分布以及矩形芯双沟道定向耦合器耦合长度的一种新解法:叠代矩量法,给出用于计算的有关公式.计算结果与精确的计算机数值解法符合甚好,且简便易行,容易推广到其它矩形芯波导结构。     

矩形弱吸收介质波导光学特性的微扰分析

本文运用微扰法分析了矩形弱吸收介质波导的光学特性,得到了模传播常数和吸收损耗系数的公式,计算结果表明给出的公式精确度高,与模特征方程的数值结果符合得很好。     

交叉型矩形介质波导定向耦合器

介质波导定向耦合器可有多种形式,如文[1]中叙述的平面型介质波导定向耦合器,文献[2]中的在介质镜像线接地板上开孔后由两根镜像波导构成的定向耦合器等.这些耦合器如果要和其他元件连接(例如要进行耦合器的特性测试等),常常要增加一个弯曲的介质波导段作为过渡.而由计算及实验可知,仅当此弯曲段的曲率半径R>>8π~2γ_0~3/λ_0~2时(γ_0为离开介质波导的距离,在该处场值衰减到1/e,λ_0为自由空间波长),弯曲段的辐射损     

两种不同方法计算光波导边界畸变引起的损耗比较

计算光波导边界随机畸变产生的损耗有耦合波理论和边界散射理论两种方法。该文以非对称平板介质波导为例,将这两种方法进行比较,发现虽然它们的原理不同,然而结果是完全相同的。     

矩形折线波导光学特性分析

给出一种矩形折线波导光学特性的理论分析方法,并以在GaAs衬底上形成的聚酰亚胺P.I./SiO_x(x≈2)矩形介质波导的偏折为实例进行了计算和讨论。     

光子晶体多路选择器的设计和仿真

以时域有限差分法(FDTD法)和介质波导定向耦合理论为基础,模拟了光在光子晶体耦合器中的传输情况:当耦合器长度为拍长的整数倍时,光经过耦合沿输入波导输出;当耦合器长度为半拍长的奇数倍时,光经过耦合后从另一波导输出.我们设计了一个四端口的光子晶体多路选择器,实现了将3种不同波长的光进行分离.同时还提出了通过光子晶体耦合器的耦合长度来计算光波传输的群速度的方法.     

覆盖高介电常数薄层介质波导传输常数的计算

本文介绍一种用有效介电常数(EDC)法计算介质波导传输常数时的修正方法,具体计算了覆盖高介电常数介质薄层的介质镜像波导和陷波镜像波导的传输常数。实验测量了覆盖高介电常数介质薄层的陷波镜像波导的导波长,数值计算得到的导波长和实验测量结果相当符合。     

含左手介质的平板波导的微型化研究

本文对含左手介质的平板波导进行了研究,从TE模式的Helmholtz方程出发,根据电磁场的边界条件和平板波导的性质,推导出这种波导的色散方程;并通过比较分析,从理论上推导出这种组合的介质波导的微型化特点,从而得出它与常规介质波导的不同点。     

介质波导色散特性的微波网络分析

用微波网络方法分析了多种介质波导的色散特性,给出了这些波导的有效介电常数。将所得结果与由实验和模匹配方法以及有限元方法所得数据进行比较,证实本方法不仅适用性强,而且有远离截止区（这往往是实际使用的工作区）计算结果精度较高,能够很好满足工程设计的实际需要,是一个简单而实用的工程分析方法。