偏心纳米管结构的光学吸收和散射特性分析

利用时域有限差分法,理论研究了内核偏移量、内核材料和外界环境以及入射光入射方向对偏心金纳米管的吸收和散射强度的影响.结果表明,随着内核偏移量的增大,吸收和散射光谱均发生红移,且吸收和散射强度的比值随着内核偏移量的增大而增大,并且,当内核材料介电常数增大或外界环境介电常数减小时,该比值增大,而入射光入射方向对该强度比值影响则较复杂.利用等离激元杂化理论对该现象进行了解释.     

化学还原法制备金纳米棒及其光学性质研究

在十六烷基三甲基溴化铵和十四烷基二甲基苄基氯化铵形成的双分子层胶体溶液中，利用种子生长的方法，控制硝酸银添加物制备纵横比不同金纳米棒．在表面活性剂作用下，金种沿着[100]方向生长，其它方向受限生长，形成各向异性的纳米结构．根据实验结果，利用时域有限差分方法模拟金纳米棒的生长，选择折射率为1．33，探索金纳米棒光学吸收谱，较好符合了实验结果．     

金纳米颗粒的摄入对细胞光学性质影响的数值仿真

采用时域有限差分法(FDTD)方法计算了细胞摄入金纳米颗粒后的消光光谱,并对金纳米颗粒在细胞中3种不同的分布做了比较:金纳米颗粒均匀分布细胞膜上;金纳米颗粒在细胞质内均匀分布,不存在于细胞核中;金纳米颗粒在整个细胞中均匀分布.分析结果表明,由于金纳米颗粒的等离子共振效应,细胞在可见光区域的散射截面产生增强,并且其消光光谱的峰形和消光峰的位置也发生相应的变化,这种变化依赖于金纳米颗粒在细胞内的分布情况.当金纳米颗粒在细胞膜上均匀分布的时候,细胞的消光光谱的峰值最大,而另外2种情况则形成较宽的消光峰.计算结果有助进一步理解纳米颗粒在细胞内的扩散或生长的过程.     

共振光学天线场增强特性的研究

利用有限时域差分方法计算和分析了天线形状、臂长、衬底等对纳米尺度下的光学天线场分布和场增强的影响。在915 nm处共振时,梯形对称振子天线的场增强因子为1 739,比长方形对称振子天线的增强因子1 076要大;天线臂长的减小,使得共振波长蓝移。当单个振子长度为80 nm时,玻璃衬底的引入使天线共振峰从587 nm红移至715 nm,并使场分布偏向衬底。     

纳米结构的透射特性研究

对两边有对称凹槽结构的纳米狭缝的透射特性进行研究,讨论了凹槽的个数、宽度以及深度对平面电磁波透过率的影响.采用二维时域有限差分法进行数值模拟,给出透过率极大的条件.     

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.     

基于FDTD的金纳米粒子消光特性仿真研究

探究金纳米粒子局域表面等离子体共振(LSPR,Localized surface plasmon reso-nance)现象的规律,为以后依附于LSPR生物传感器的研制提供理论参考数据.基于时域有限差分法(FDTD)对金纳米粒子进行消光特性仿真分析.此项目对于系统研究纳米量级结构和引起光学性子变化的局部环境因素,以及预测的结构变化等起到了十分重要的作用,通过实验,若纳米结构的光学性质可调试,则可以在后续应用于许多领域.     

数值模拟单个金纳米棒的吸收和散射特性

利用时域有限差分的方法,数值模拟了单个金纳米棒的吸收、散射和消光特性,比较了在相同长径比,不同长轴金纳米棒的吸收和散射效率。数值计算结果表明:金纳米棒的散射效率会随着金纳米棒的几何尺寸的增大而逐渐增强,并且其散射谱的半高宽也随之变宽;与之相反的是,金纳米棒对入射光的吸收效率随金纳米棒体积的增大却呈现出先增加后减小的变化规律。数值模拟结果将为金纳米棒在太阳能电池光俘获方面的应用提供有益的理论参考。     

二氧化钛纳米管的制备及其特性研究

以金属钛板作为阳极材料,采用阳极氧化方法制备了二氧化钛(Ti O2)纳米管,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜等测试,研究了制备工艺条件和超声波源对样品性能的影响.结果表明:纳米管的形貎和结晶性能与工艺参数和超声波源密切相关,退火处理能使样品由不定形相转成由锐钛矿相和金红石相组成的混合相,其生长速度、管径和管壁厚度明显受到阳极氧化时平均电流密度的影响.氧化电压为60 V时所制备Ti O2纳米管样品的管径为90 nm、管壁厚度为21 nm、长度为8μm.     

基于混合方法的室内毫米波传播特性研究

为了研究室内毫米波的传播特性,结合射线跟踪法(ray tracing, RT)和时域有限差分法(finite difference time domain, FDTD)各自的优点,提出了一种基于射线跟踪法和时域有限差分法的混合方法。介绍了混合方法的基本思想,给出了混合方法建模步骤,利用射线跟踪法分析较为空旷的区域,而对于射线跟踪法不能准确预测的含有复杂间断点区域,用时域有限差分法进行了分析。探讨了发射信号频率为60 GHz,室内和室外到室内2种仿真环境下接收信号场强随距离变化的分布以及某一定点接收信号的时延信息。仿真结果可知,复杂环境下混合方法比射线跟踪法的精度高;在接收点的计算量上,混合方法比时域有限差分方法的计算量少。由此表明,混合方法是一种行之有效的方法,能够准确地预测毫米波的传播特性。     

纳米小孔光学近场分布的研究

扫描近场光学显微镜突破了传统远场光学的衍射极限 ,能够获得超高光学分辨率。亚波长尺寸的小孔作为扫描近场光学显微镜中常用的金属膜光纤探针的简化模型。研究光透过小孔后的近场分布特性 ,对理解和分析探针在近场成像中的作用十分重要。采用时域有限差分 (FDTD)方法研究了无限大理想导体屏上纳米小孔的近场分布 ,计算结果表明 ,入射偏振光从小孔出射后发生了退极化 ,即出射光含有与入射光偏振方向垂直的电场分量。文中详细分析了小孔的近场分布特征与退极化之间的关系 ,研究了小孔的形状以及入射光偏振态对近场分布的影响     

脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统的瞬态解析方法

为了解决空间分辨率和频率测量精度之间的矛盾,将脉冲预泵浦的概念引入瑞利布里渊光时域分析系统,建立了运用瞬态受激布里渊散射耦合波方程组描述该系统的数学模型。采用时域有限差分法求解了瞬态受激布里渊散射耦合波方程,仿真拟合了常微分方程组的时域幅值解,并实验验证了脉冲预泵浦瑞利布里渊光时域分析系统散射光功率谱和理论的一致性。结果表明,传感脉冲光、瑞利散射光和声波场三波幅值拟合方程的均方根误差可达0.003 097、0.005 717和0.020 75,沿光纤长度该系统功率谱呈现出携带布里渊信息的瑞利散射特性,可实现光纤温度和应变的传感检测。     

导线连接箱体内电路上耦合干扰电流分析

应用时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)法对电磁干扰脉冲作用下,导线连接屏蔽箱体内电路上的耦合干扰电流进行了建模和仿真模拟。结果表明,当有导线穿过屏蔽箱体时,箱体内电路上的耦合干扰电流会显著增强,连接导线的长度、电磁干扰脉冲的入射角度对箱体内电路上的干扰电流都有影响。并提出了一种用开口金属环抑制这种干扰电流的方法。     

FDTD/MOMTD混合方法在探地雷达散射问题中的应用

为了分析和研究探地雷达的地下散射问题,构建了时域有限差分法和时域矩量法相结合的混合方法,并采用该混合方法进行仿真,当散射良导体距离地面高度不同时,计算得出探地雷达接收天线中心馈电点的电流波形,通过定性和定量分析证明该混合方法所得的结果的正确性.     

海南地区山体地形对地闪回击定位精度的影响

为了将地形地貌带来的误差进行修正,提高闪电的探测效率和定位精度,基于二维时域有限差分法(finite difference time domain, FDTD),构建了真实地形下的雷电电磁波传播模型,研究了海南地区地形对雷电电磁波传播的影响,然后提出了一种修正闪电定位误差的方法即不同步长的地形包络和时间补偿法。模拟结果表明:山地地形会明显改变切向磁场的波形峰值大小和上升沿时间,与平坦地表情况相比,切向磁场波形峰值变化最大的减小了38%,上升沿时间增加范围在1～3μs,峰值到达时间也滞后于平地情况,而经过滤波处理,磁场峰值减小,波形变陡,上升沿时间变短;对于逐峰法,雷击点在真实地形路径下定位误差相比平地明显增大很多;而对于互相关算法,真实地形路径下定位误差比平地情况下大,但相差不大,相比逐峰法定位误差明显大很多;总体来说,使用5 km包络修订效果较好,定位误差都在百米量级内,相比较其他算法闪电定位精度有很大提高。     

化学气相沉积金刚石膜的光学性质

多晶金刚石膜的光学性质与工艺参数密切相关．采用一较为完备的金刚石透过率模型，研究了一系列金刚石膜在中远红外区的光学性质．并得出了不同衬底预处理方法和反应室中甲烷分压对CVD膜的平均透过率、表面粗糙度、非金刚石相含量、各种成分的吸收系数等光学性质的影响，计算结果与实测结果一致．     

一种分层介质低通滤波器的设计与分析

本文给出了一种利用分层介质构造低通滤波器的设计方法.基于阶跃阻抗低通滤波电路设计理论,交替使用高波阻抗和低波阻抗的介质,实现了低通滤波电路的频率响应,并使用时域有限差分法(FDTD)进行数值模拟,验证了滤波电路的频率响应.本文对比了FDTD和隐式FDTD对滤波电路的仿真.隐式FDTD具有较高的效率和精度,适于精细结构的数值模拟计算.这种低通滤波器还可使用同轴线或波导来构造,具有结构简单和尺寸小的优点.随着微波特殊材料技术的发展,这种分层介质滤波器的结构在射频通信、电磁兼容和微波化学等领域具有良好的应用前景.     

新型抗电磁干扰地雷壳体材料的设计

为了适应日益复杂的现代战场电磁环境和各种电磁扫雷武器的发展,提高电子引信地雷的抗电磁干扰的能力。对现有各种屏蔽材料的最新研究成果进行了分析比较,经过材料的筛选、试制以及理论分析,研制了新型的地雷壳体新材料。应用时域有限差分法(FDTD)对雷壳新材料的屏蔽效能进行了计算,并进行了试验验证。试验结果表明,新型雷壳材料对电磁波有较高的屏蔽效能。