亚毫米尺度金属包覆波导超高阶导模的损耗研究

亚毫米尺度金属包覆波导中的超高阶导模具有一些重要性质,如偏振不灵敏性,对波导参数及入射光波长非常灵敏的特性,这引起了人们对它研究的极大兴趣.基于亚毫米尺度金属包覆波导,已经实现了一些具有良好光学特性和实用价值的导波光电子器件.该文用一阶微扰理论对亚毫米尺度金属包覆波导中的超高阶导模的损耗性质进行了详细的研究,发现超高阶导模在波导中的传输损耗随着光入射角度的减小而急剧增大,也即随着其模序数的增大而增大,并且导波层的厚度越大,其超高阶导模的传输损耗越小.     

含左手材料四层平板波导的模式特性

【目的】研究一个中间两层为左手材料,覆盖层和衬底层为右手材料的四层平板波导(RHM-LHM-LHMRHM)系统。【方法】用数值计算波导的色散曲线,画出不同模式的电场分布图。【结果】该波导存在TE0模和TM0模,高阶模式的TE模和TM模会出现双模现象,在特定的波导层厚度下,TEm模和TMm模的有效折射率相同。缓冲层的厚度和介电常数越大,TM模的双模现象越显著。模系数m为奇数或偶数的电场分布图相似,但波导层厚度越大,其电场振荡越强,而缓冲层的电场振荡基本不变。【结论】通过控制左手材料的介质参数可以灵活改变波导的模式特性。     

左手材料平板波导的特性研究

研究了左手材料平板波导中的电磁波传播特性,分析了此类波导与传统电介质平板波导性质上的差异,特别是在截止频率方面的差异.发现左手材料平板波导m=1导模是一个带通模,对于同一频率、同一模序数有可能存在着两种导波传播模式.     

左右手材料对称光波导的导波模式研究

利用传输矩阵方法,研究左右手材料对称光波导的导波模式特性。结果表明:导波层为右手材料时,模系数m_1、m_2、m_3、m_4分别有4、3、2、1个导模,有1、2、3、4个电场振荡,模系数为奇数的电场振荡呈轴对称,模系数为偶数的电场振荡呈中心对称;导波层为左手材料时,模系数m_1、m_2、m_3、m_4分别有1、3、2、1个导模,有0、1、2、3个电场振荡,模系数为奇数的电场振荡呈中心对称,模系数为偶数的电场振荡呈轴对称;两种导波层的电场振荡程度都随着模系数从m_1至m_4逐渐增加而加剧,包裹层的电场都呈现完全的消逝现象。     

柱状长骨中的纵向超声导波频散和激发强度

用一个内充水、外覆水层的横向各向同性柱壳模拟长骨,将环状声源置于长骨外流体层中,数值模拟和分析导波的群速度和激发强度,并考察各向异性参数及长骨内半径对导波频散和激发强度的影响.结果表明:当长骨从各向同性变为横向各向同性时,高阶纵向导波的群速度峰值明显增大;当各向异性参数ε减小时,高阶纵向导波的群速度峰值明显减小,且群速度曲线向低频区域移动;当各向异性参数δ减小时,高阶纵向导波的群速度峰值明显增大;当长骨内半径增加,在低频50kHz附近时,最低阶纵向导波L01的群速度明显减小,激发强度明显增强;最低阶和第二阶纵向导波模式可分别用于检测长骨的厚度变化及各向异性特征.     

一种新型枕形波导的有限元法分析

研究了一种新型的枕形波导,该枕形波导一方面考虑到矩形波导管的变形,另一方面又有优于矩形波导的优点,其特性阻抗小,易于和低阻抗同轴线、微带匹配,在传输相同波长电磁波时有较小的波导尺寸.分析了枕形波导的截止特性、带宽特性及主模的阻抗特性.     

用FDTD法分析各向异性介质填充矩形波导的截止特性

给出用时域有限差分(FDTD)法分析各向异性介质填充波导问题的差分格式,实例计算了磁各向异性介质完全填充矩形波导TE模各模式的截止波数,计算结果与理论值吻合较好;分析了磁各向异性介质和电各向异性介质填充对矩形波导TE模和TM模主模归一化截止波数的影响。     

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。     

介质波导中的非线性导波

本文分析了平板介质波导中非线性TE波的传播特性，给出了非线性TE导波的Maxwell方程的精确解，导出了色散关系，求出了波导所携带的功率，得到了封闭的模式本征方程，研究结果表明，在对称波导中，基模是不截止的，在非对称波导中，只有膜厚小于一临界值时，才激发稳定的TE模。     

用变形差分公式计算波导高阶模的截止频率

对差分法所获的离散差分公式作矩阵变换,使差分离散方程的系数矩阵对于波导的各阶模都是正定的,从而可利用该变形离散方程计算波导各个高阶模的截止频率。编程实例计算了矩形波导、L形波导、对称脊波导部分高阶模的截止频率。计算结果表明：用变形差分公式计算高阶模的截止频率,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地用于各种复杂截面波导问题的设计与分析。     

铝含量对B2铁铝空位浓度和硬度的影响

[目的]铁铝合金在高温结构材料、加热元件等方面有广泛的应用,对其强化和韧化机理的研究对设计和开发新型铁铝基高温合金具有重要意义。[方法]采用真空熔炼方法制备不同铝含量的铁铝合金,经过不同的退火温度热处理后,用XRD方法测量其晶格常数,确定其X射线密度,采用阿基米德法测量其体密度,从而确定其空位浓度;用显微硬度计测量其硬度。[结果]空位浓度随着铝含量的增加而增加,随热处理温度的升高合金中空位浓度增加;显微硬度随铝含量的增加或热处理温度的升高而增大。[结论]随着铝含量的增加,空位形成能下降,空位浓度增加;随着热处理温度的升高,合金中空位浓度增大;合金显微硬度增大主要是由于空位浓度增加对位错的阻碍作用增强所致。显微硬度与空位浓度的关系可近似表示为H_V=1.922+2.179C_Vac^1/2。     

矩形波导中TE10波的特性分析

TE10波是矩形波导的主模.本文从电磁波的波动方程和麦克斯韦方程出发,导出TE10波的场量结构、矩形波导壁面上电荷电流的分布及TE10波的传播参数,并对其特性进行深入分析,最后归纳出TE10波在矩形波导中传输时的一些显著特点及在实际中的应用.     

Nbn(n=2-15)小团簇的第一性原理研究

【目的】研究纳米尺寸Nbn小团簇的结构演变过程,为进一步讨论Nbn小团簇的催化氧化性质提供参考。【方法】采用基于密度泛函理论(包括PW91和BLYP函数)的第一性原理计算方法对Nbn(n=2-15)小团簇的几何结构进行优化计算。【结果】随着原子数n的增加,Nbn(n=2-15)小团簇的结构及其特性具有明显的变化,平均每原子结合能(Binding Energy)随着原子数的增加呈递减趋势。【结论】Nbn(n=2-15)小团簇随尺寸变化具有明显的奇偶震荡性,n为偶数时比n为奇数时的结构稳定,其中Nb4、Nb6、Nb8、Nb10、Nb12小团簇结构较为稳定。     

钙钛矿La0.7CexBa0.3-xMnO3的磁热性能研究

【目的】通过固相反应法制备La_(0.7)Ce_xBa_(0.3-x)MnO_3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)的钙钛矿锰氧化物,研究Ce元素的不同掺杂量对原体系磁热性能的影响。通过Ce元素的掺杂,来调节原体系过高的居里温度以及改善体系的磁热性能。【方法】通过X射线粉末衍射的方式确定其单相结构,并使用振动样品磁强计对钙钛矿样品进行磁性能的测试。【结果】La0.7CexBa0.3-xMnO3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)的居里温度分别为342.1K,319.8K,270.0K,244.3K和199.7K。在0~2T的外磁场下,该体系的最大磁熵变分别为2.54J/(kg·K),2.32J/(kg·K),2.51J/(kg·K),2.03J/(kg·K)和1.87J/(kg·K),且最大磁熵变都在居里温度附近。【结论】随着Ce元素掺杂量的增加,化合物居里温度逐渐降低;而最大磁熵变则呈先减小后增大又减小的趋势。同时由Arrott曲线判断这5个样品的相变都是二级相变。当Ce元素的掺杂量为0.05~0.10时,该体系的居里温度在室温附近,且最大磁熵变仍保持较大的值。     

椭圆芯光子晶体光纤的传导模式

应用全矢量模型,根据对称性分析,按照最小波导扇面及相应的边界条件,对椭圆芯光子晶体光纤中的模式进行了分类,给出了光纤中基模和高阶模的矢量场分布及场强分布图,并以带状介质波导对椭圆芯PCF中的模式类比来命名.椭圆芯PCF中的模式均为非简并的,导模的场分布反映波导结构对称性.     

Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响

【目的】研究p-Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响,为制备高效太阳电池提供理论基础。【方法】将器件的n-InGaN掺杂浓度固定为10~(16 )cm~(-3),在改变p-Si衬底掺杂浓度N_A的情况下,采用一维光电子和微电子器件结构分析模拟软件(AMPS-1D)对InGaN/Si异质单结太阳电池器件的各项性能参数进行模拟。【结果】随着掺杂浓度N_A的升高,电池的电流密度J_(SC)和填充因子FF随之升高,当到达一定高的掺杂浓度范围时(N_A5.00×10~(17)cm~(-3)),J_(SC)基本保持不变,约为28.12mA/cm~2,FF保持在0.85左右且变化不大。开路电压V_(OC)和光电转换效率E_(ff)与掺杂浓度的大小呈正相关关系,随着N_A的增大,V_(OC)、E_(ff)缓慢增大。【结论】高掺杂浓度下的太阳电池具有较好的光电转换效率。低掺杂浓度的太阳电池光电转换效率较低,这是因为其对应的尖峰势垒高度和宽度均较大,影响了光生载流子的输运。     

Walsh spectrum properties of rotation symmetric boolean function

Rotation symmetric function was presented by Pieprzyk. The algebraic configuration of rotation symmetric（RotS） function is special. For a Rots n variables function f（x1, x2, …, xn） we have f（ρn^k （x1, x2, …xn））=f（x1, x2, …, xn） for k=0, 1, …, n-1. In this paper, useing probability method we find that when the parameters of RotS function is under circular translation of indices, its walsh spectrum is invariant. And we prove the result is both sufficient and necessary.     

晶界萌生裂纹扩展的晶体相场模拟

【目的】研究双晶样品在单轴拉伸应变作用下所发生的纳米微观尺度裂纹扩展运动,观察裂纹扩展特征,揭示位错对裂纹扩展的作用规律。【方法】应用晶体相场(PFC)方法模拟裂纹扩展演化及其位错运动。【结果】在位错没有发射之时,裂纹沿位错对柏氏矢量方向解理扩展,发射位错后裂尖沿顺时针旋转60°继续扩展。【结论】晶界滑移出的位错由于周围应力集中,萌生出微裂纹。在裂纹扩展中,裂纹与位错相互作用,可以有多种形式。     

一种ARROW型弯曲波导研究

分别用射线分析法和电磁场分析法，通过保角变换在直角坐标系下研究ＡＲＲＯＷ型弯曲波导特性，导出了其模色散方程（本征模方程）。经优化设计的ＡＲＲＯＷ型弯曲波导结构，使ＴＥ０模的损耗降至为０．０３２９ｃｍ＾－１。