波导截止特性和衰减常数的有限差分分析

文章提出用有限差分法计算波导截止频率、截止波数、衰减常数,推导出用有限差分法计算相关参数的计算公式,编程计算了矩行波导、L型波导和单脊型波导的TE、TM波的截止频率、截止波数及衰减常数,计算结果与解析解非常吻合,证明文章提出的计算方法是正确和可行的。     

用FDTD分析部分介质填充同轴传输线的截止频率

介绍用二维时域有限差分法(2D-FDTD)分析波导本征值问题的基本原理和计算过程,实例计算了T形分割矩形波导和同轴矩形波导的截止波数,并与文献值进行了比较,其结果与文献报道值吻合的较好,表明方法的有效性.计算了内十字形外矩形截面的方形同轴电缆线的高阶模式的截止频率,获得内十字形外矩形截面的方形同轴电缆线添加部分介质后的归一化截止频率谱图,并给出了其填充介质后各主模式的截止频率.     

圆形槽波导功率合成器的研究

应用时域有限差分法(FDTD)计算了圆形槽波导中径向盘结构的输入阻抗。然后根据理论分析和数值计算的结果,我们设计制作了8mm波段的圆形槽波导双管功率合成器,并对其进行测试,获得了比较满意的结果,从而验证了圆形槽波导在功率合成方面的优越性能。     

2D-FDTD法计算波导截止频率的激励源设计与取样

 在计算波导截止频率时,激励源的设计必须与波导中通过信号的模式相匹配.以矩形波导为例,用二维时域有限差分法(2D-FDTD)提出激励源的优化设计方案与采样点的有效选取问题.     

非对称共面波导-槽线转接器S参数的分析与计算

为进一步提高共面波导与槽线连接的灵活性,设计一种非对称共面波导-槽线转接器.利用基于Mur-PML混合吸收边界条件的时域有限差分法,分别计算了对称共面波导-槽线转接器与非对称共面波导-槽线转接器在3～8 GHz的S参数.结果表明:计算结果与实际测试结果吻合较好;非对称共面波导-槽线转接器在设计的灵活性与阻抗匹配方面均优于对称共面波导-槽线转接器.     

用FDTD法计算外开槽同轴波导的归-化截止频率

给出圆柱坐标系下用FDTD法计算电磁场问题的差分格式和用FDTD法分析开槽金属波导截止频率的主要计算过程。实例计算了具有解析的空心金属圆波导和同轴传输线的传输特性,证明了圆柱坐标系下FDTD方法的正确性和有效性;用同一程序计算无解析的开槽同轴波导的传输特性,分析了各种开槽条件下开槽同轴波导截止频率的影响。     

FDTD法计算波导截止频率时激励源的优化设计

分析了利用时域有限差分法结合傅立叶变换计算波导截止频率时激励源的设计方法,讨论了面源、线源、点源等不同空间分布的激励源对截止频率的影响,并提出了一种激励源的优化设计方法。该方法也适用于多连接波导截止频率的计算。     

非对称双脊波导的有限差分法分析

从泰勒级数法出发推出直角坐标系下电磁场纵横关系的亥姆霍兹方程的差分公式,实例分析了对称双脊波导的电磁场场域、截止频率,并分析了非对称双脊波导结构的变化对截止频率的影响。计算结果表明,有限差分法是分析脊波导的一种有效方法。     

基于时域有限差分法计算共面波导的特性阻抗

使用时域有限差分法计算共面波导的特性阻抗．比较了全空间和半空间两种FDTD计算模型,并给出了全空间模型的计算结果．与文献中用半空间模型计算得出的结果以及实际测试结果作比较,取得了良好的一致性．     

椭圆波导与椭圆同轴传输线的截止波长的FDTD法分析

椭圆波导和椭圆同轴传输线在实际中呈现出越来越重要的意义,而对它们的传输特性理论分析却比较薄弱,本文采用当代流行的数值长法－0－时域有限差分法（FDTD法）计算和分析了椭圆波导及椭圆同轴传输线的截止波长,并给出场分布,该方法可推广用于计算椭圆微带屏蔽传输线的传输特性。     

有限差分法在导波光学教学中的运用

针对三维波导中电磁场分布比较复杂,近似方法的解析解无法提供实际需要的精确值,提出用有限差分法来解决麦克斯韦波动方程的本征解问题。以条形波导为例,用Matlab语言进行编程计算,将抽象的电磁场分布具体化和形象化,帮助学生理解和掌握该部分知识。     

正方晶格光子晶体ΓΜ方向波导的传输特性研究

在二维正方晶格光子晶体中沿第一布里渊区的ΓΜ方向设置线缺陷波导,采用时域有限差分法研究不同宽度波导的传输特性。计算结果表明：一定范围内改变波导宽度,当由 增加 时,波导维持单模传输,其透射通带宽度由0.31-0.37（ωa/2πc）大幅增大到0.28-0.36（ωa/2πc）,当波导宽度超过时 ,波导呈现多模特性,其透射通带几乎不变。     

采用PML吸收边界条件的FDTD法在分析波导不连续性中的应用

研究采用理想匹配层（PML）吸收边界条件的时域有限差分法（PML-FDTD法）在分析波导不连续性问题中的应用，首先通过模拟正弦调制的高斯脉冲在波导中的传输来验证PML的吸收性能，然后将采用PML吸收边界的FDTD法应用于矩形波导填充有限媒质时的S参数和圆形波导中矩形薄膜片反射系数的计算，数值结果与巳有文献比较一致，说明了PML吸收边界条件用于FDTD法分析波导问题的有效性。     

二维三角晶格光子晶体的带隙计算和波导的传输效率分析

采用平面波展开法对二维三角晶格介质柱光子晶体和空气孔光子晶体分别在TM和TE极化下的带隙进行了计算;采用时域有限差分法分别计算了TM模和TE模在二维三角晶格介质柱和空气孔弯曲波导中的传输效率。研究对设计高传输效率的光子晶体波导定向耦合型器件具有重要意义。     

梯形通道等离子体激元亚波长光波导结构

本文提出了一种用两层金属之间的梯形空气通道作为集成光学的基本结构单元。时域有限差分法（FDTD）的模拟结果表明亚波长梯形通道等离子体激元（CPPs）波导可以有效地控制表面等离子体激元的散射损耗,提高输出端的波印廷矢量,从而实现低传输损耗和能量聚焦。本文用金属银作为波导材料,设计了一种二维梯形通道等离子体激元波导基本结构单元,利用时域有限差分法（FDTD）对其输入端口耦合效率以及梯形波导的传输效率进行模拟分析。验证了梯形通道表面等离子体激元（CPPs）波导较之矩形（CPPs）波导的优越性。     

E形宽带微带天线的时域有限差分法分析

该文应用时域有限差分法(FDTD)分析了同轴馈电E形宽带微带天线的阻抗特性，此天线的阻抗带宽可大于30％．计算中采用了一种简单的同轴馈电模型，数值结果与已有文献结果比较一致，说明了此模型的有效性．同时，也研究了输人电阻随馈源位置变化的特性．     

矩形双脊波导传输特性研究

为了寻找最佳传输特性的波导结构,通过矩形波导内电磁波的波方程、矩形波导内截止波长特性,结合微扰理论以及时域有限差分法研究矩形波导、双脊波导内电磁波传播特性,计算分析矩形波导、双脊波导截止波长随波导结构尺寸的变化。结果表明:双脊波导的脊间距越小,单模带宽越大,矩形双脊波导的截止波长较同尺寸矩形波导大;模拟的双脊波导内电磁波主模与第一高次模的场结构图显示,在对称双脊波导的脊点处场强变化、能量损失最大。     

用FDTD法建模波导器件时数值色散的仿真研究

时域有限差分法(FDTD)在电磁场数值计算中占有重要的地位。但是,由于时域有限差分法只是原Maxwell旋度方程的一种近似,当在计算机的存储空间对电磁波的传播进行模拟时,即使是在非均匀介质中也会出现色散现象,且电磁波的相速度随波长、传播方向及变量离散化的情况而发生变化。受计算机存储空间和计算速度的限制及色散机理的多样性和复杂性,少有文献对此进行精确定量的数值分析。本文通过对平面光波导在不同时间步长和空间步长时光场分布的仿真,探讨了减小FDTD法数值色散的具体措施,对改进FDTD法固有缺陷和提高FDTD法计算精度具有直观的理论指导,为复杂波导器件的设计和制造提供了预测手段。     

用FDTD法计算同轴线不连续性等效电路参数

文章用时域有限差分法（ＦＤＴＤ法）分析了同轴线的不连续性，给出了多种同轴不连续结构的等效电路参数结果，和已有文献的测试结果比较，符合较好，表示这种方法既可用于计算无耗介质，又可用于计算有耗介质的等效电路参数。     

有限差分法在非线性薄膜波导中的应用

对于芯区为非线性介质、包层和衬底为线性介质的平板波导，以克尔型薄膜为例，用有限差分法导出了非线性导波的场分布和功率的数学表达式．并给出了典型实例的计算数据和曲线。这种方法编程十分简单，有普适性，可精确求得非线性薄膜波导中场强与功率的分布。