时谐电磁场和均匀平面波的傅里叶变换视角教学新方法

传统的电磁场理论教学在讲授时谐电磁场和均匀平面波等重要内容时采用的数学形式是相量法。本文从傅里叶变换出发重组了时谐电磁场和均匀平面波的内容安排,指出从傅里叶变换视角教授更能凸显时谐电磁场和均匀平面波的物理意义和重要性。通过相量法和傅里叶变换的对比,指出相量法是傅里叶变换的简化数学形式。教学实践验证了这一教学具有较好的教学效果。     

导波光学光纤和全光纤组件

本书是一本最新的物理学领域的教科书，作者希望通过本书能使读者理解导波光学装置中光的传播问题。在现实中均匀、单一的理想电磁平面波并不真正存在，实际光波具有非均匀性，因而要正确描述光波的传播特性就必须用均匀平面波的频谱来对光波的电磁场进行分解，其中每一均匀平面波都遵循亥姆霍兹方程。     

一维带限Weierstrass分形粗糙面电磁散射的微扰法研究

运用微扰法研究了平面波入射粗糙面的电磁散射问题。采用一维Weierstrass分形粗糙面模拟实际的粗糙面,结合其功率谱密度导出了散射系数计算公式;通过数值计算得到HH极化状态下散射系数的角分布曲线,讨论了分维、标度区间、空间基频、粗糙面高度起伏均方根以及入射波频率的变化对散射系数的影响;得到了平面波入射一维带限Weierstrass分形粗糙面散射系数的分形特征、基本特征、分区特征和随频率变化的特征。     

手征媒质的二色性和旋波性

研究手征媒质中平面波的传播，给出色散关系，结果表明手征媒质具有二色性和电磁旋波性。     

平面波通过光阑──透镜分离系统的焦移

本文运用Ｃｏｌｉｎｓ衍射积分公式分析了平面波通过光阑透镜分离系统的焦移情况，给出了明确的表达式，并以数值计算例说明。还得到了两种对称分布     

一种新的相位编码面炮记录叠前深度偏移方法

提出一种新的面炮记录相位编码叠前深度偏移方法．理论上证明了把相位编码的震源作为面积震源，可减少面炮记录合成的数量，是一种更有效的叠前深度偏移计算方法．运用声波方程解的性质，分析合成算子，可把面炮记录偏移的平面波震源推广为非平面波震源，缩短了面炮记录长度，从而提高了相位编码面炮记录偏移的效率．     

基于Seislet分数阶阈值算法约束的平面波最小二乘逆时偏移

基于平面波编码的平面波最小二乘逆时偏移存在两个问题,即炮数据混叠引入串扰噪音以及平面波道集数目过多又会降低计算效率。针对上述问题,将适用于地震数据的Seislet变换和应用Riemann-Liouville分数阶积分理论的分数阶阈值函数相结合,并将其引入到平面波编码的最小二乘逆时偏移中,实现基于Seislet分数阶阈值算法约束的平面波最小二乘逆时偏移。在实现该方法的基础上,对简单层状模型和复杂模型进行成像测试。结果表明,地震数据在Seislet域中具有较好的稀疏性,且基于Seislet分数阶阈值算法约束的平面波最小二乘逆时偏移能够有效地压制炮数据混叠引起的串扰噪音,同时能够用较少的平面波道集得到与普通方法相同的成像效果,提高了计算效率。     

分层高斯分布介质粗糙面电磁波透射问题的微扰法研究

运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁波透射问题,推出了不同极化状态的透射波散射系数公式。采用高斯粗糙面来模拟实际的分层介质粗糙面,结合高斯粗糙面的功率谱,导出了平面波入射高斯分层介质粗糙面的透射系数计算公式。通过数值计算得到了HH极化透射系数随透射波散射角变化的曲线,讨论了底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面参数及入射波频率对透射系数的影响。数值计算结果表明：底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面参数及入射波频率对透射系数的影响是非常复杂的。     

远场高斯平面波折射时光斑演化特性的研究

讨论了高斯光束的远场行为,给出了传播方向为任意方向、等相面为平面、幅度呈高斯分布的高斯平面波的一般表达式.分析了高斯平面波在介质分界面处的反射与折射现象:其波矢满足均匀平面波的折射反射定律,振幅最大值满足均匀平面波的菲涅尔公式.但光斑将发生演化,由圆形演化为椭圆,椭圆光斑的长短轴取决于入射介质和折射介质的折射率之比.最后给出了入射光的场强同时包含垂直入射面分量和平行入射面分量时反射波与折射波的一般表达式.     

钇在高压下的弹性性质和相稳定性研究

运用密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),对钇的3种结构相(体心立方bcc、面心立方fcc和六角密排堆积hcp)的总能和电子结构进行计算,得到了hcp结构的状态方程、价电子分布情况以及各种相在不同压力下的弹性常数和体模量,结果表明理论计算与实验值吻合得很好,比用局域密度近似(LDA)方法有了很大的改善.此外,还发现hcp相在加压到40GPa时发生相变,fcc是稳定的相.     

对角度规谐和条件下不存在引力辐射和引力波

证明了在对角度规谐和条件下,在不存在引力辐射和引力波,并对Ｂｏｎｄｉ引力平面波和引以立波进了讨论。     

平面波在中心力场中弹性散射的分波展开式的直接证明

由亥姆霍兹方程的平面波解和球面波解，直接证明了平面波在中心力场弹性散射条件下的分波展开式，并阐明了其物理意义。     

氢原子电离三重微分截面计算中扭曲波、平面波和库仑波的比较

在玻恩近似理论中分别采用扭曲波、平面波、库仑波,计算在250、150、54.4 eV三种入射能下氢原子(e,2e)反应的三重微分截面(TDCS),并与实验数据进行对比.发现在这些入射能下,采用扭曲波和平面波描述入射电子所得的TDCS相差不大;但当考虑散射电子与核的库仑相互作用时,其计算结果比扭曲波描述的更符合实验数据.     

普通稠油油藏反九点井网平面波及 系数计算方法及数模验证

综合考虑普通稠油油藏渗流过程中存在启动压力梯度和非活塞驱替以及井网处于非单一沉积微相时渗透率各项异性的特征,建立了一套普通稠油油藏反九点井网平面波及系数的理论计算方法,定量表征平面波及系数的变化规律,计算各方向边、角井的见水时间。研究了启动压力梯度、压差以及渗透率级差对平面波及系数和见水时间的影响。同时,自主编程了考虑启动压力梯度的油藏数值模拟器。结果发现:启动压力梯度越小,压差越大,水驱平面波及系数越大,边、角井见水时间越快,含水率越高;渗透率级差越小,波及越均匀,边井见水时间差越小。通过模拟,验证了理论计算方法的准确性,可视化了不同水驱阶段平面波及系数和剩余油饱和度的变化规律。通过优化注采参数、差异化边角井工作制度等方式,缩小了死油区,提高了平面波及系数,改善了水驱效果。     

平面波展开法计算电子态的影响因素

基于有效质量包络函数近似理论，利用平面波展开法计算了InGaN/GaN方形量子阱、圆柱形量子线、球形量子点3种纳米结构中的电子态，分析了纳米结构的尺寸、势垒宽度和平面波数量对计算结果的影响.结果表明：(1)电子和杂质的基态能随纳米结构尺寸的增加而减小.(2)势垒宽度取值太小时，不能很好的把电子和杂质的波函数限制在纳米结构中，基态能会随势垒宽度的变化而快速的变化；当势垒宽度太大时，纳米结构的尺寸相对较小，计算结果不准确；势垒宽度的取值在2a^*和4a^*之间时，基态能稳定，计算结果精确.(3)电子和杂质的前3个能级随平面波数量的增加而趋于稳定，当平面波数量不小于13³时，能级稳定.因此，利用平面波展开法计算低维纳米结构中的电子态时，势垒宽度和平面波数量可以分别取为2.5a^*和15³.     

应用平面波展开法计算色散和各向异性二维磁性光子晶体的带隙

磁性光子晶体因其构成材料磁导率不为1且受外加磁场调节,近年来被广泛讨论,对磁性光子晶体能带的计算也随之成为热点.本文首度研究了由色散且各向异性材料构成的二维磁性光子晶体能带的计算方法,从Maxwell方程组推导出具有复杂电磁参数的周期结构能带计算的本征方程,对经典的平面波展开直接求特征值法做出改进,利用寻根方法计算出由Mg-Mn铁氧体圆柱和有机玻璃构成的三角格子二维磁性光子晶体在外加磁场下TM模式的能带结构.计算得到的带隙位置与相同结构的光子晶体全波仿真的传输谱相一致,与实际制备的磁性光子晶体样品的实验测量结果也相当吻合,证明了改进的平面波展开法在色散和各向异性材料构成的光子晶体能带计算中准确性和可靠性,进而肯定了平面波展开法在任意电磁参数特性的光子晶体能带结构计算中的适用性.     

二维六边形晶格光子晶体的带隙研究

运用平面波展开法模拟计算了二维六边形晶格光子晶体的能带结构,得到了使光子带隙最大化的结构参数.分别以不同介质作为本底,由圆柱、正方直柱和六角形直柱空气孔构成的六边形晶格光子晶体都出现了完全光子带隙,为进一步光子晶体的实验制备和应用提供了理论依据.     

T型量子线的电子结构计算

在周期性边界条件下，利用平面波展开计算了Ｔ型量子线的电子结构，通过构造能级的拟合公式，由小数目平面波展开得到的能量值求得原来只能借助大数目平面波展开才能得到的能量值，避免了大型矩阵的角化，并给出了计算实例。     

基于改进DMAS的平面波超声成像算法及其GPU实现

针对基于DMAS波束合成的平面波超声成像算法的图像对比信噪比偏低及算法复杂度大,无法实现实时成像的问题,提出了一种具有较高成像质量和较小计算复杂度的平面波超声成像算法DSBMGCF(delay sum before multiply and generalized coherence factor),借助FieldII仿真工具在Matlab上进行点目标和囊肿目标的仿真实验,验证了该算法的成像质量.同时,对所提出的新算法进行了并行化研究和改进,得到了一种适合在GPU上并行实现的平面波超声成像并行算法PDMASGCF(parallel delay multiply and sum generalized coherence factor),并在实验室戴尔T7810普通工作站上进行了平面波超声成像时间和质量的验证实验,获得了较高的成像帧频,并保证了较好的成像性能.     

普通稠油油藏五点井网非活塞水驱平面波及系数计算方法

目前利用三角拟流管法计算面积井网水驱平面波及系数时未考虑非活塞驱替的问题,而普通稠油油藏水驱开发时存在启动压力梯度和强非活塞性的特征。利用物质平衡原理和贝克莱-列维尔特非活塞驱油理论,建立了一套普通稠油油藏五点井网非活塞水驱平面波及系数计算方法。该方法考虑了水驱稠油的非活塞性,可以计算动态含水率、产量、采出程度随时间的变化规律。以渤海某水驱稠油油田为例,分析了井距、启动压力梯度、流度、注采压差等参数对水驱稠油平面波及系数的影响。结果表明,油相流度越小,启动压力梯度越大,水驱波及带的宽度越小,水驱前缘推进越慢,平面波及程度也越低。可以通过优化井网井距、注采参数或小井距加密等方式,增加平面波及程度,改善水驱效果。