锥形镀膜光纤探针近场分布特性

采用三维时域有限差分法对锥形镀膜光纤探针的近场分布特性进行了研究,结果表明入射光照射到探针上出现了退极化现象,光纤探针的近场分布不具有圆周对称性,探针的纵向截面中,与入射偏振光垂直的截面和与入射偏振光平行的截面两者的近场分布差异较大．在其它光纤探针参量相同的情况下对不同锥角的光纤探针进行了计算和比较,结果表明锥角越大从探针尖端出射的光强越大,从光波波导的角度对这种现象进行了分析。     

通信系统中低色散多孔光纤的研究和分析

提出了方形不变的空气孔多孔光纤,并借助于二维时域有限差分法计算了孔间距取1.9μm,孔直径分别为0.9μm、1.0μm、1.1μm,以及孔直径取1.1μm,孔间距分别为1.9μm、2.0μm、2.1μm的五层方形不变的空气孔多孔光纤的基模色散曲线,并对它们的色散特性进行了比较.结果表明:这种不变多孔光纤的色散依赖于孔直径和孔间隔的比值.当它们的比值小于等于0.5时,光纤的色散曲线在1200nm～1800nm的波长范围内保持平坦且具有更低的色散量.     

有限厚导体屏上纳米小孔近场光学特性的研究

在Bethe小孔衍射偶极子理论模型和光波导理论的基础上,推导了有限厚导体屏上纳米小孔近场光强的分布公式,得到了小孔近场电磁场分布的严格解．计算结果不仅对深入了解近场光的辐射机理非常有益,而且可直接应用于非探针型近场光学显微镜中基码板的设计．     

渐变多孔光纤的设计与色散特性比较

设计出了一种呈圆形分布的渐变微结构光纤,并运用时域有限差分法计算了该种光纤方形和三角形格点分布的微结构光纤的色散特性,然后对它们的色散特性进行了比较.结果表明:沿水平直径方向相邻空气洞中心点间的距离(Λ)和空气洞的直径(d)对这几种光纤的色散特性影响都比较大;不管是保持孔间距不变而变化空气洞直径或者是保持空气洞直径不变而变化孔间距,圆形分布的和方形格点分布的渐变微结构光纤的色散曲线比较相似,三角形格点分布的微结构光纤的色散曲线却与之相反;通过调节参数,可以在比较宽的波长范围(1.2~1.8μm)内获得超平坦的色散曲线,而且圆形格点分布的光纤较其他两种光纤的色散曲线更为稳定和平坦.     

遗传算法优化设计超宽带天线

应用遗传算法优化设计一个满足超宽带频段的U型天线.该天线用阶梯结构改善U型天线的阻抗带宽,并以遗传算法与时域有限差分法(FDTD)相结合的方法进行优化,最终得到天线的尺寸.天线驻波比实测值在3.1～10.6 GHz频段内都小于2. E面、H面的仿真方向图表明该天线全向性能较好,仿真增益在3.3～6.0 dB范围内.     

条形波导的三维标量FDTD法分析

发展了一种实用的对条形结构波导中光的传输特性进行模拟计算的三维标量时域有限差分(FDTD)数值计算方法,并对在电吸收调制器条形波导中的光场分布进行数值模拟计算,得到了在条形波导中光传输方向上不同横截面上的光场分布形式,这些光场分布是由波导中不同模式场叠加形成的,反映了波导中多模干涉的现象.数值模拟计算的结果与实验测试结果相一致,证明了这种三维标量FDTD法应用于条形光波导结构分析的有效性.此方法具有掌握容易,计算分析简便等优点,适用于条形结构波导的设计、模拟和特性分析.     

一种新的FDTD算法

提出了一种新的FDTD算法,其步进方向是空间步进的,即存储的数据沿某一空间轴方向依次刷新,而不是沿时间轴方向。以一维情形为例,说明了这一算法的基本原理,给出了麦克斯韦旋度方程的差分格式、单向波方程和相应的Mur差分格式,以及波源条件。并通过数值实验验证了这一算法的有效性。     

纳米尺度下狭缝的近场传输特性研究

利用有限时域差分法论分析了纳米尺度下狭缝的近场衍射,获得纳米尺度下单缝和三缝的近场衍射光强分布.通过模拟计算纳米尺度下狭缝近场衍射的一般规律,讨论了狭缝宽度和缝间距变化对近场衍射分布的影响,并纳米尺度下狭缝的近场传输特性进行了解释.     

一种新的FDTD差分网格

提出了一种新的时域有限差分法(FDTD)差分网格,使电场各分量位于网格的顶点,磁场各分量位于网格的中心.导出了基于新网格的FDTD迭代公式,讨论了新网格对FDTD基本理论的影响.新网格的优点在于:更新某一分量时,用到了其周围更多的信息,使计算精度得到提高.数值实验证明新网格对提高计算精度是有效的.     

高功率脉冲微波辐照大鼠体内场强的数值模拟

文章在建立大鼠电磁模型的基础上,用时域有限差分法(FDTD)分别计算了2.71 GHz和9.33 GHz高功率脉冲微波(HPPM)辐照大鼠时,大鼠体内,尤其是心脏、肝脏、大脑等器官的电场强度分布.结果显示,2.71 GHz的HPPM腹部和侧部方向辐照时,大鼠各器官的场强从大到小依次为心脏、大脑、肝脏;9.33 GHz HPPM辐照时,场强从大到小依次为大脑、肝脏、心脏.并且相同功率密度的2.71 GHz的HPPM入射到大鼠体内的平均场强约为9.33 GHz HPPM的4倍.结果表明,脉冲微波入射到大鼠体内各器官的场强分布存在一定差异,并与微波的频率以及微波入射方向密切相关.因此,研究HPPM生物效应时,需深入分析生物体内部的场强分布,才能科学合理地表示产生生物效应的电磁辐射剂量,得到较正确的高功率脉冲微波生物效应的量效关系.     

场光学理论研究

给出了非辐射场积分式的渐近表达式，阐明了非辐射场与辐射场一样受到光学信息传输系统的制约。     

高阶FDTD方法在三维散射问题中的应用

从麦氏方程出发,详细推导了三维情形下散射问题中高阶FDTD方法的迭代公式,并实现了该方法对应的高阶PML吸收边界条件;在此基础上,对传统近远场外推公式进行了改进,将三次递归多项式理论与传统外推方法结合,提出了高阶外推方法,并将所作的改进对三维导体和介质目标的电磁散射特性进行了数值验证.     

Z变换在PML中的应用

在完全匹配层(PML)中应用Z变换,和传统的引入PML的方法相比,得到的迭代公式的程序更方便、更简单;考虑到要模拟的时域有限差分(FDTD)计算区域的物质属性,采用了特殊的处理方法,并可运用到标准网格或非均匀网格中;数值实验验证了这种方法的有效性和吸收边界的吸收效果。     

求解三维电磁场问题的改进的自适应区域分解算法

提出一种改进的自适应区域分解时域有限差分(improved adaptive domain decomposition finite difference time domain,IADD-FDTD)算法.该算法通过对检测面上的电压值进行自适应边界检测,消除了检测面上电场值不稳定而带来的计算误差;还可得到更多分区,提高...     

减缩时域有限差分法在电磁干扰预测中的应用

对减缩时域有限差分(R-FDTD)法进行了改进，采用传统时域有限差分(FDTD)法计算导体和源网格处的电场，其余网格处的电场采用R-FDTD法计算．细导线附近网格上的磁场也采用传统FDTD法计算，这样可以消除直接利用R-FDTD法计算时长时间迭代后出现的不稳定性．用这种改进的R-FDTD方法分别对一个在导体壁上开有水平和垂直缝隙的矩形屏蔽外壳的电磁干扰进行了预测，得到了屏蔽外壳激励源的输出功率曲线和屏蔽外壳的泄漏功率曲线，所得的计算结果与文献报道的实验数据吻合．     

改进多导体传输线模型终端响应的FDTD模拟

为了解决各种结构多导体传输线(如非均匀传输线)对激励源响应的计算问题，提出一种改进的时域有限差分模型，用于计算不同结构的传输线被独立电压源和外部电磁波激励时的终端响应电压．讨论了导体耦合电容和电感的变化以及终端响应电压的特性．为了验证模型的有效性，对由激励源激励的导体不平行的传输线的终端响应电压进行了仿真．仿真结果表明，传输线结构的轻微不同，其终端响应电压的特性就会产生很大的变化。     

超宽带信号在波导中传播的FDTD分析

用时域有限差分法(FDTD)对超宽带(相对带宽>25%)信号在矩型波导中的传播情况进行分析,给出了超宽带信号在矩型波导中传播时的时域波型及其频谱的变化情况。研究表明超宽带信号在矩型波导中传播时会出现失真,而且传播距离越远,失真越大。     

人工神经网络在电磁带隙结构设计中的应用

文章采用人工神经网络对电磁带隙结构进行建模,并结合逆向方法训练网络;神经网络用于电磁带隙结构的设计,具有缩短设计时间、降低设计成本的优点;通过文中实例可以看出,人工神经网络设计的结果与数值仿真的结果吻合良好,显示出该方法的有效性。     

共形HIE-FDTD方法的稳定性分析及改进

提出一种金属共形混合隐显式时域有限差分方法(conformal hybrid implicit explicit finite difference time do-main,CHIE-FDTD),与传统FDTD方法相比,该方法用于计算不能与网格共形的金属目标时,既能克服阶梯近似法带来的误差和引起的虚拟表面波,又能提高计算效率。但由于Dey-Mittre金属共形方法本身要求减小柯朗-弗里德里希斯列维(Courant-Friedrichs-Lewy,CFL)条件来增加稳定性,将其引入HIE-FDTD会导致时间步长的减小或使得仿真波形发散提前(降低算法的稳定性)。针对该问题开展了研究,给出了改进方法,并进行了数值验证。