利用“H”形天线耦合光波进入波导

在光学集成中,将自由空间中光波耦合进入金属纳米波导具有重要意义。本文基于天线共振增强特性,设计“H”形纳米光学天线,将自由空间中光波耦合进入金属波导。利用时域有限差分（FDTD）方法模拟得到耦合效率并优化天线结构参数。在通信波段,“H”形天线比偶极子天线具有更高的耦合效率。     

光波从自由空间向亚波长波导结构的耦合研究

在光学集成中,自由空间中光波耦合进入波导是很重要的.利用纳米天线共振,自由空间中的光波能够耦合进入波导.在天线下方添加反射层反射透过光波,提高入射光波的利用率,从而增加耦合效率.利用3维时域有限差分(3D-FDTD)方法模拟光波与金属结构的相互作用,优化结构参数.结果发现添加反射层能够提高光波的耦合效率,最大达27.8 %.     

空芯金属包覆波导传感器特性及应用领域分析

不同于一般的光波导,空芯金属包覆波导中超高阶导模的有效折射率可处于0相似文献   

平面光波导与阵列光纤耦合分析

根据光波导理论,论述平面光波导与阵列光纤对准耦合原理.基于光束传播法,分析平面光波导与阵列光纤对准耦合过程中对准偏差(横向位错、纵向间距和轴向角度)与耦合损耗之间的关系,对对准偏差的光学容差也进行分析.研究结果表明:平面光波导与阵列光纤耦合损耗对横向位错相当敏感,轴向角度偏差对耦合损耗的影响也较大,轴向间距的影响则要小得多;若以0.15 dB的附加损耗考察,平面光波导与阵列光纤横向位错、纵向间距、轴向角度的光学容差分别为1 μm,16μm和0.65°;所得仿真结果与理论计算结果基本吻合,说明应用光束传播法分析平面光波导与阵列光纤对准耦合是有效的.     

半模基片集成波导和微带转换的分析

为实现基片集成波导结构的小型化,沿场分布对称面将其截成两半,利用等效磁壁限制场型变化,提出了半模基片集成波导结构.在此基础上,研究了半模基片集成波导与微带线的转换问题,并设计Ku波段的半模基片基层波导-微带线转换结构.仿真结果表明,在所设计的频段内,插损优于0.5 dB,反射损耗小于-15 dB,实测结果与仿真结果基本吻合.实验表明,半模基片集成波导能够保持基片集成波导的传播特性.     

由变换光学设计的绝缘体-金属-绝缘体表面等离激元波导中的模式转换器(英文)

绝缘体-金属-绝缘体波导支持两种表面等离激元模式,即反对称模和对称模.反对称模的传播长度大,容易被激发.同时其模式尺度大,限制了器件的集成密度.对称模的模式尺度远小于反对称模,却难以被激发.为了应用对称模,提出了模式转换的理念.转换器根据变换光学被设计成均匀的各向异性介质.转换效率可接近80%.     

由变换光学设计的绝缘体-金属-绝缘体表面等离激元波导中的模式转换器(英文)

绝缘体-金属-绝缘体波导支持两种表面等离激元模式,即反对称模和对称模.反对称模的传播长度大,容易被激发.同时其模式尺度大,限制了器件的集成密度.对称模的模式尺度远小于反对称模,却难以被激发.为了应用对称模,提出了模式转换的理念.转换器根据变换光学被设计成均匀的各向异性介质.转换效率可接近80%.     

波导加载谐振腔的实验研究

给出工作于横磁模式的波导加载谐振腔的实验测量结果,利用反射系数相位法和传输系数法分别测量耦合系数以及品质因数等参数,两种测量方法获得的测量结果一致,相对偏差在3%范围之内。实验证明波导耦合输出结构可以有效抑制基模信号输出,基模抑制度超过41 dB,相邻波导隔离度大于48 dB。     

基于高阻抗表面材料电磁特性的矩形波导

基于高阻抗表面材料奇异的反射相位性质,以此高阻抗表面为一壁构建一矩形波导。将一偶极子天线置于波导中,采用时域有限差分(FDTD)数值模拟得到偶极子天线的回波损耗以及H面和E面的辐射方向图。研究结果表明:置于此波导中的偶极子天线的增益大大提高,而且体现出良好的辐射方向性;不同长度的偶极子天线的回波损耗及高阻抗表面的反射相位有助于确定矩形波导的工作波模频带;以高阻抗表面为壁构建的矩形波导,可以克服谐振条件对波导尺寸的限制。     

银纳米球壳二聚体的几何结构与电磁场增强共振波长的关系

基于Mie理论的T-矩阵方法,研究了银纳米球壳二聚体的几何结构对其自身电磁场增强的影响,并结合偶极子场耦合理论进一步讨论了二聚体阵列的光学性质.计算结果表明,通过调控银纳米球壳二聚体的几何结构可以强烈地影响到二聚体和二聚体阵列的光学性质.同时发现二聚体对电磁场增强的共振波长可以随着二聚体几何结构的改变而改变.     

一种基于锥形天线的超宽带微带转波导转换

本文提出一种新型的微带转波导转换器,利用锥形天线实现其传输的超宽带和端射特性。将单片微波集成电路（MMIC）兼容的天线插入到矩形波导的E平面中,可以实现TE10主导模式传输。采用这种新的天线耦合方式,可以实现紧凑的结构设计和低成本的制造,而不需要多层衬底或侧壁开槽的波导。研究证明,在机械对准情况下,设计的UWB天线耦合的微带转波导连接器在6GHz?50GHz频带内,回波损耗优于-10dB,VSWR小于1.8。     

COLD阵列近场源定位

利用特殊极化敏感阵列极化域的旋转不变性,提出了一种基于交叉偶极子-磁环天线（COLD）阵的近场源闭式定位算法. 与现有方法相比,该算法无需高维搜索和高阶累积量运算,也无需参数配对,计算效率高;无需阵列具有对称结构,阵列孔径利用率高. COLD阵方法无需高阶项舍弃,与交叉偶极子阵方法相比,也不涉及接收模型的近似假设,性能更优越并可实现无偏定位. 计算机仿真验证了所提算法的有效性.      

共面波导馈电圆极化微带天线研究

对一种结构新颖的共面波导馈电圆极化微带天线进行了研究。天线的辐射单元采用两个方形贴片,简并分离单元分别附加在两个方形贴片的不同边沿,共面波导开路终端通过耦合对两个方形贴片进行馈电。整个天线具有对称的结构,抑制了共面波导中的偶模分量,产生了两个同旋向的圆极化辐射波。分析并设计了这种天线单元,天线的实测-10 dB回波损耗带宽达到11.6%,圆极化带宽达到1.86%,在前、后两个方向上均辐射左旋圆极化(LHCP)波。理论设计结果与实测结果吻合较好。     

基片集成波导背腔式缝隙天线设计

利用谐振腔形成对称场激励,设计实现了一种基于多层基片集成波导技术的背腔式缝隙天线,并对其辐射特性进行了仿真研究。该天线利用双层基片集成波导实现了天线的馈电电路和背腔结构,利用工作于谐振状态的基片集成波导谐振腔对缝隙进行激励,同时通过加载缝隙圆环,显著降低了天线的回波损耗,并具有剖面低、重量轻、易集成的优点。研究了缝隙圆环对天线辐射性能的改善作用,制成了测试样片,天线-10dB回波损耗的带宽为150MHz,最高增益为8dB,交叉极化增益的最高为-12dB,测量结果与仿真分析吻合较好,验证了设计方法的有效性。     

纵向填充不同介质的椭圆波导传播特性

在椭圆柱坐标系中，利用单介质椭圆波导电磁场解析解，对纵向填充两种不同介质的理想导体壁椭圆波导连接后的传播特性进行了研究，得到其模式场特征方程．结果表明，纵向填充两种不同介质的圆波导的电磁场模式特征方程是其特例．用数值计算方法研究了填充椭圆波导的介质折射率、波导的偏心率等对奇对称基模传播特性的影响，对波导中电磁波的传播特性及截止条件的讨论以及数值计算表明如此结构的波导有滤波作用．     

基于锥形天线的超宽带微带-波导转换的研究

提出了一种新型的微带-波导转换器,利用锥形天线实现其传输的超宽带和端射特性.将单片微波集成电路(MMIC)兼容的天线插入到矩形波导的E平面中,可以实现TE10主导模式传输.采用这种新的天线耦合方式,可以实现紧凑的结构设计和低成本的制造,而不需要多层衬底或侧壁开槽的波导结构.研究表明:在机械对准情况下,设计的超宽带(Ultra-Wide-Band)天线耦合的微带转波导连接器在6～50 GHz频带内,回波损耗优于-10 d B,电压驻波比(VSWR)小于1.22.     

两不同单模平面光波导的连接损耗与模场半宽之间的关系

模场半宽是单模光波导的重要参数,它与众多的传输特性相联系.对于圆对称单模光纤,文献提出了两个著名的模场半径,并发现它们与光纤的众多传输特性相联系.对于单模平面波导,文献提出了高斯最小二乘拟合模场半宽的定义,文献提出了两种矩定义模场半宽——近场二阶矩和Laplace模场半宽,并导出它们和横向偏移损耗和角向偏移损耗的关系式,对阶跃对称单模平面光波导的TE_0模的计算表明:当偏移量较小时,用矩定义模场半宽算得的损耗将比用高斯最小二乘拟合模场半宽算得的更准确.本文首先导出了任意两不同对称单模平面光波导在高斯近似下的横向偏移和角向偏移损耗公式,接着用矩定义模场半宽直接代替高斯模场半宽得到了矩定义与连接损耗的关系式,最后以阶跃对称单模平面光波导的TE_0模为例进行了大量计算,结果发现当偏移量较小时,用矩定义和高斯最小二乘拟合模场半宽算得的损耗误差均较小,并且若两光波导厚度相差不大,归一化频率及偏移量均较小时,用矩定义算出的连接损耗比高斯近似准确.     

用有限元法解五层对称平面光波导的传播特性

将有限元法应用于五层对称平板波导传播特性的精确计算中 ,采用Matlab编程 ,计算了凸型和W型五层对称平板波导导模的传播常数和模场分布 ,与传统报道的结果比较表明 ,有限元方法计算简便易行 ,计算精度高     

消逝波和棱镜薄膜耦合器

文章讨论了平面波从光密介质向光疏介质传播时,当入射角θ_i>θ_c(临界角)时,出现全反射现象,推导了场的表达式,从而证明消逝场的存在。通过波分析,即在均匀介质中,任一波可表达成Aexp[-i(K·γ)]的平面波的线性叠加。由此得到的全反射场的表达式和从几何光学原理得到的场相比较,可以证明当光束受到全反射后,光束位置发生一个位移,这就是古斯——汉欣位移。在平板波导中,考虑了古斯——汉欣位移和相应时间的延滞,波分析和几何光学分析得到相同的本征模分析。棱镜薄膜耦合器是利用上述原理把激光束能量耦合到波导中,并讨论了棱镜薄膜耦合器的同步条件和耦合效率,讨论了我们研制此种耦合器的实验结果。     

基于量子绝热捷径技术的光波导分束器设计

用于加快量子绝热“慢”过程的量子绝热捷径技术, 已广泛应用于原子、分子和光物理.基于耦合波导的量子光学类比, 利用量子绝热捷径技术设计光学波导的耦合系数与传播常数, 实现快速的光波导分束器件. 通过数值模拟, 并与共振耦合和绝热耦合波导进行比较. 结果表明, 量子绝热捷径技术所设计的光学波导分束器具有长度短、输出稳定性高的优势.