光敏杂化溶胶-凝胶法研制多模干涉波导分束器

采用有机/无机杂化溶胶-凝胶方法制备高质量的SiO2薄膜和光敏性薄膜材料;利用三维FD-BPM(finitedifference beam propagation method)研究了掩埋式和暴露式矩形波导结构多模干涉(MMI)型光功率分束器的主要性能,理论模拟发现,掩埋式矩形波导结构分束器的长度、宽度和厚度容差性都优于暴露式矩形波导结构的MMI型分束器,并且具有更宽的带宽特性。通过简单的紫外曝光、显影工艺制备了1×4 MMI型波导分束器,分束器在1 550 nm波长附近的插入损耗为8.1～8.8 dB,功率分束不均匀性小于1 dB。     

渐变型波导模方程的计算方法

本文对渐变型波导的模方程,进行严格的推导,得到解析表达式,从而给出了数值求解的方法。用结果可以直接计算出膜层的厚度,有效折射率值,表面折射率及折射率的最大差值。     

Rectangular-to-circular groove waveguide junction

Circular groove waveguide as a new type of transmission medium was first introduced by Yang et al. Compared with the conventional waveguides (rectangular waveguides and circular waveguides), circular groove waveguide has some attractive characteristics, such as low loss, low dispersion, and large dimension. Especially its large dimension enables it to be used in millimeter and even sub-millimeter wave[1]. When designing the microwave and millimeter wave devices by using circular groove wavegui…     

两个波导端头裂缝的互耦分析

在考虑壁厚及互耦情况下，利用矩量法对两个矩形波导端头裂缝的散射特性进行了理论计算，讨论了缝上磁流分布随两个矩形波导端头裂缝几何位置变化的情况。计算表明裂缝上的磁流分布基本上是余弦分布。     

空芯光子晶体光纤的纤芯设计及特性研究

为了研究纤芯形状和大小对光纤特性的影响,设计了2种纤芯形状的7芯空芯光子晶体光纤(HC-PCFs),并与传统的十二边形纤芯的HC-PCFs进行了对比.运用有限元法进行仿真计算,结果表明:内凹圆化型纤芯的HCPCF比普通十二边形的HC-PCF具有更低的泄漏损耗和波导色散,而内凹直线型纤芯的HC-PCF具有特别的波导色散特性,新设计的纤芯结构未来可用于大容量光通信、光孤子传输以及色散补偿中.     

用棱镜耦合法测量薄膜波导光损耗的研究

根据多模导波在薄膜波导中输时的光损耗理论，利用棱镜耦合法测量了光刻胶波导中的光损耗，并根据测量结果讨论了光刻胶的传输特性。     

通体均匀发光光纤的研究与设计

提出了一种侧面散射光光强均匀分布,能量利用合理,制备和安装成本低廉的通体发光光纤及其制备方法。在该光纤中散射体以不同的密度和深度分布在芯层和包层界面处的芯层内。当有传导光在光纤中传输时,部分传导光就会被散射体从光纤的侧面均匀地散射到光纤外。光纤侧面散射光强的均匀性是通过改变光纤不同位置处的衰减系数来实现的,而衰减系数的改变又是通过改变光纤不同位置处散射体的密度和深度来实现的。在建立数学模型的基础上,通过解微分方程,可以推导得出通体均匀发光光纤中衰减系数与传导光传播距离的变化关系公式。此外还提出了一种测定衰减系数与散射体密度以及深度关系的实验方法。这些研究分析为设计制造通体均匀发光光纤提供了思路和理论依据。     

正交波导纵/横向耦合裂缝的散射特性

用正弦伽略金法分析了纵/横向耦合裂缝的散射特性，导出了计及波导壁厚度的积分方程。进一步分析了正交耦合的主模散射特性，分析了S参数之间的关系，计算了标准X波段矩形波导的S参数随缝隙长度、偏置的变化关系。给出了不同偏置、波导尺寸情况下谐振长度和散射特性的数值结果。这些结果已成功地应用于波导馈电裂缝阵列设计中。     

波导横向膜片带通滤波器的全波分析和精确设计

对矩形波导横向膜片的不连续性进行精确的全波分析的基础上,结合滤波器设计理论,将膜片等效为一阻抗倒置器,其值由全波分析法获得．然后与由滤波器综合理论获得的阻抗倒置器的值对应起来,建立超越方程,求解该方程就可以获得滤波器所需要的膜片尺寸．所设计的滤波器尺寸不需要反复调整,提高了设计效率和精度．并给出了膜片尺寸与带通滤波器带宽的关系曲线,对在滤波器设计时选择合适膜片结构有较好的指导意义．最后以半波长谐振腔带通滤波器为例,设计了几只波导带通滤波器,设计值与软件仿真,实测值吻合良好．     

辛体系下电磁波导的计算分析

为了解决复杂形状横截面的电磁波导问题,根据电磁波导的Hamilton体系,采用有限元半解析横向离散的方法,在辛几何形式下对电磁波导进行求解．该方法可应用于各向异性材料,而且便于处理不同介质间的界面条件．对于各种不同的边界条件都应当保持体系的辛结构．给出了矩形、T隔膜矩形、分层、各向异性等多种波导的具体算例,其数值结果逼近真实解．     

波导宽壁缝隙耦合器的全波分析

使用FDTD法对由两正交矩形波导构成的宽壁缝隙耦合器进行了严格的分析.通过对两种类型缝隙(纵向/横向缝隙和斜向缝隙)的分析,得出了耦合器在不同的波导尺寸及频率下散射系数、谐振长度的变化特性,这些结果与矩量法求得的结果完全吻合.还利用得出的特性分析了一种带有短路器的耦合器系统,为缝隙阵天线的综合设计提供参考.     

基于变分渐近法的双周期梯形波纹板等效模型

双周期梯形波纹板是沿两个平面方向均呈周期性梯形波纹变化的新型轻质结构，现阶段对其力学性能与结构参数之间关系的研究较少，限制了该结构的推广应用。针对该问题，以凸起为中心的典型代表单元单胞为研究对象，利用变分渐近法建立单胞等效刚度的数值计算模型。再通过均匀化技术将双周期梯形波纹板转换为具有相同刚度特性的正交异性板进行分析。基于该方法分别计算出不同结构参数下的等效刚度、宏观变形和屈曲模态，通过与三维有限元模拟结果对比验证等效模型的精确性。计算结果表明：由于形貌变化，双周期梯形波纹板的等效刚度较平板的拉伸刚度降低，弯曲刚度增加；随着凸起间距的增大和板高度的减小，波纹板的拉伸刚度逐渐增大，弯曲刚度逐渐降低；而随着板厚度和腰部长度的增加，弯曲刚度呈上升的趋势。构建模型适用于波纹周期远小于结构尺寸的情况，由于等效板模型的近似能量与原三维波纹板能量尽可能接近（通过对能量泛函变分主导项的渐近扩展分析加以保证），可用于计算不同材料波纹板等效弯矩和等效最大拉压应力等，能有效减少计算量和节省计算资源。     

含缺陷半无限条形体中热波多重散射与温度分布

基于双曲型热传导方程,采用复变函数方法,对含圆柱缺陷半无限条形体中的热波散射进行了研究.给出了热波散射问题的一般解.温度波由调制光束在材料表面激发,缺陷表面的边界条件为绝热,板条上下表面的边界条件是等于环境温度.分析计算了几何参量和物理参量对测试表面温度分布的影响,特别是热波波长对温度变化的影响,并给出了非透明体表面温度变化数值结果.研究成果为红外热波成像、物理反问题、内部缺陷评估等问题中的分析研究提供了理论基础和参考数据.     

一种Ku波段群时延均衡器的设计

基于群时延的概念,把对相位的均衡转化为对群时延的调节。采用环行器与波导加载谐振腔相级联的方法设计了一种Ku波段群时延均衡器,该均衡器具有全通网络特性。给出了波导加载矩形谐振腔结构的等效电路,分析了该结构各参量对其相移的影响。应用HFSS软件对这一结构进行仿真,结果表明,通过改变加载腔的长度和位置,能够改变谐振频率和群时延,且满足在Ku频段内损耗小于1.2dB的指标。最后对加工的实物进行测试,并分析了测试结果与仿真结果存在误差的原因。     

微波电路基片复介电常数无损测量的简单方法

提出了一种无损测量微波电路基片复介电常数的简单方法，该方法把被测材料及取样器等效为测量网络与误差网络的并联，得到了复介电常数无损测量的计算公式，理论分析与实验结果表明：与传统的“场”分析方法相比，该方法具有模型简单、计算量小、精度较高且容易实现的优点，另外，对于材料置于封闭波导或同轴线中的有损测量情况，该方法同样适用。     

复杂边界条件钢筋混凝土矩形板的极限分析

对于简单边界条件的钢筋混凝土矩形板的极限分析已有成熟的方法.对于复杂边界条件的钢筋混凝土矩形板的极限分析也有一些方法,但这些方法在使用中会受到很多限制.本文基于实验研究的结果,利用将直板带与斜板带相结合的方法,找到一种适用于各种情况的实用的方法对复杂边界条件钢筋混凝土矩形板进行极限分析.文中根据试验结果,推算出斜板带的计算跨度和长度系数,利用本文给出的方法及长度系数,对复杂边界条件钢筋混凝土矩形板进行极限分析,可以得到满意的结果.     

UBMS和PVAD法制备DLC薄膜表面微观形貌分析

光学薄膜的表面粗糙度是影响薄膜光学特性的重要因素,薄膜表面产生的散射损耗将影响薄膜的光学质量.采用非平衡磁控溅射(Unbalance Magnetron Sputtering,UBMS)和脉冲真空电弧沉积(Pulsed Vacuum Arc Deposition,PVAD)制备类金刚石薄膜(DiamondLike Carbon,DLC),利用泰勒霍普森表面轮廓仪,研究了不同工艺参数、不同薄膜厚度下所沉积的DLC薄膜表面粗糙度变化规律.结果表明:两种沉积技术下,随着薄膜厚度的增加,其表面均方根粗糙度先减小后增大.真空度和脉冲频率对表面粗糙度有显著影响.真空度在0.4~0.8 Pa范围变化时,表面均方根粗糙度变化范围为0.888 6~1.610 4 nm,脉冲频率在1~5Hz范围变化时,表面均方根粗糙度变化范围为1.040 7~1.545 8 nm.     

圆形均布荷载下地基附加应力计算简化模型

为研究圆形均布荷载下地基附加应力的等代变换模型,对一半径为1的圆形均布荷载进行分析,通过弹性力学理论得到其地基附加应力的计算公式,并以等效面积原则,采用不同长宽比的矩形均布荷载进行替换,设定2个工况点,通过比较等代后的矩形荷载与圆形荷载在不同深度土体的附加应力系数,可以得到使用矩形均布荷载作为圆形均布荷载的简化模型是可行的,且长宽比1.0的矩形荷载等代模型最接近原模型.     

随机粗糙地表的双尺度微波散射模型研究

通过对复杂双尺度自然地表的研究,提出一种新的双尺度(MTSM)粗糙度地表微波散射模型,采用小波包变换的方法将面上的粗糙度(z(x,y))变换到频域进行处理,粗糙度频谱的低频部分代表大尺度分量,高频部分代表小尺度分量,分别用基尔霍夫近似和小扰动模型来模拟大小尺度的粗糙度,考虑到小尺度的粗糙度是叠于大尺度粗糙度之上,模型在计算小尺度粗糙度的后向散射贡献时还考虑了大尺度起伏造成的几何倾斜.MTSM的解为大尺度粗糙度的基尔霍夫解加上几何倾斜修正后的小尺度粗糙度的小扰动解.采用改进的积分方程模型(AIEM)对MTSM做了初步的验证,结果表明:在入射角θi30°,粗糙度较小(kσ=0.586 cm)的时候,MTSM有比较好的精度.     

基于Davies理论的粗糙面光散射特性研究

基于Davies理论,利用BRDF描述散射特性,系统考察了BRDF随角度、波长及粗糙度等参数的变化规律.数值结果表明,粗糙面的BRDF在形态上有一定的类镜面散射特性同时在镜面方向出现"高光"区域;入射天顶角越大则散射越趋于镜面反射;波长越小,粗糙面的相对粗糙程度越大,则Davies理论模型非镜面反射部分比重也越大.结果表明研究可为复杂实体散射分析与应用提供一定的理论依据和指导.