PBG结构缺陷的谐振特性研究

本文研究了矩形波导中利用介质层PBG结构形成的Fabry-Perot谐振器的特性，并详细分析了PBG结构的纵向长度、谐振区长度以及介质层介电常数对其谐振特性的影响。本文以制作此类谐振器具有一定的参考价值。     

波导介质层PBG结构滤波器的优化设计

在辛体系下利用精细积分对矩形波导纵向排列介质层PBG结构进行了分析,并对滤波器进行了优化设计.采用棱单元对波导的横截面进行离散,然后导向哈密顿体系,运用基于黎卡提微分方程的精细积分求出一段介质层和一段空气层的出口刚度阵,再利用区段合并以对问题求解.在此基础上采用序列线性规划法对模型进行求解,得到了滤波性能最优的设计参数.算例表明本文方法具有精确、高效的优点.     

基于FDTD的波导介质层PBG结构的研究

该文提出了波导中介质层式的PBG结构,并对其阻带特性进行了数值分析,其中包括PBG 结构的设计,周期长度、周期个数、单元尺寸等几个方面对阻带特性的影响等,并给出了结论。利用介质层PBG结构来制作波导滤波器具有设计简单、易于实现的显著优点。     

非Yee网格的FDTD法分析复杂媒质PBG结构的带阻特性

采用电、磁场各分量均位于网格中心的高阶时域有限差分法计算PBG结构的色散特性。对简单媒质问题的计算结果与采用Yee网格时域有限差分法所得一致，但更适合于分析含复杂媒质的问题。计算了三类磁各向异性PBG结构的色散特性曲线，指出：磁各向异性媒质都可明显增宽第一阻带；对称型磁各向异性还增多色散特性曲线中的阻带数，但旋磁型各向异性则不影响阻带数。     

FDTD结合最小二乘拟合法分析PBG滤波结构

为了能应用FDTD方法快速有效地分析各种PBG滤波结构电磁特性,该文应用FDTD结合最小二乘拟合法对两类新型PBG滤波结构进行了具体分析,给出了FDTD结合最小二乘拟合法计算的最小迭代步数和如何选出谐振段去除振荡原则,最后通过数值仿真结果,表明该方法能有效减少FDTD的迭代步数,节省计算时间,特别适用于大周期和复杂的PBG滤波结构分析。     

采用介质PBG盖板Fabry-Perot谐振器的宽频带高增益印刷天线

研究了采用介质盖板组成的Fabry-Perot (F-P)谐振器结构的宽频带高增益平面印刷天线.比较了不同结构参数对天线性能的影响,并在此基础上通过引入二维光子带隙(PBG)结构,提出了两种既能提高增益、又能减小背向辐射的新型结构.通过软件仿真计算和实验,都验证了这两种结构的天线具有较好的实际应用性能.     

基于半解析谱元法的各向异性介质PBG结构传输特性的研究

将精细积分方法与谱单元法结合,对含有各向异性介质的波导介质层光子带隙(PBG)结构的传输特性进行了研究.从矢量波动方程相对应的单变量变分形式出发,对含有各向异性介质波导横截面采用谱单元进行离散,引入对偶变量,将单变量变分原理导入到哈密顿体系,利用精细积分法求出出口刚度矩阵.数值算例将半解析谱元法与常规有限元法、半解析有限元法进行了比较,表明本文方法具有高精度、高效率的特点,而且计算精度随着谱单元阶数的增加呈指数增长.     

ADI-FDTD方法在一维PBG结构中的应用

提出一种新的无时间约束时域有限差分(FDTD)法。与传统的方法不同的是在该方法中引进了交替隐式(ADI)技术，即将原来一个时间步分成两个子时间步，在两个子时间步中，显式和隐式差分误差相互弥补使精度仍保留在二阶小量。理论证明，这种混合技术不再要求时间上满足原有约束条件，对于长时间才能稳定的问题具有较高的实用价值。而光电子带隙结构(PBG)是一种周期性结构，多次反射与透射导致电磁波在该结构中形成较长时间振荡，采用ADI技术，时间步长的增加将明显减少FDTD的计算时间，提高FDTD的计算效率。     

二维正弦周期介质中的空间谐波和模式

本文研究二维正弦周期介质中电磁波的传播及其中的某些独特的物理效应。结果表明,传播特性与传播方向是密切相关的。在所谓正向传播的特殊条件下,TE模式和TM模式间不发生耦合,用而可以独立存在。然而在一般的传播方向上,只能存在混合模的特证解,特征解内的各个空间谐波都是互相耦合的,色散特性曲线因而呈现复杂的形状,各空间谐波的矢量振幅的大小和相位也都与空间传播方向有强烈的依赖关系。本文最后还介绍了这方面进行的大量数值计算中的部分结果。     

含正负介质光子晶体在角度入射情况下的带隙结构变化

采用传输矩阵法研究了在角度入射情况下由PIM/NIM组成的一维光子晶体的透射谱,得到其带隙结构的变化规律:光子晶体的带隙结构会随着入射角的改变而改变,尤其对于色散的NIM与PIM组成的一维光子晶体,在nN≈0附近会产生一个新的带隙,新带隙的中心位置保持不变,但宽度会随着入射角的增大而变宽;第一级Bragg隙的中心位置和隙宽也随着入射角的变化而变化,这为二次谐波效应实现完全相位匹配创造了条件.     

面心立方3维光子晶体带隙数值研究

为了数值研究面心立方晶格球形散射体3维光子晶体能带结构,采用平面波展开方法分别计算了空气中的介质球与介质中的空气球在不同参量下的能带.结果表明,空气中的介质球不论选任何参量都不出现完全禁带,介质中的空气球在选取适当参量时能出现禁带,禁带宽度与适当空气球半径、适当基质介电常数的关系相似,禁带位置中心坐标与适当空气球半径、适当基质介电常数的关系相反.此结论推广和补充了相关文献的研究.     

一维三元光子晶体的传输特性研究

运用光学传输矩阵理论对一维三元光子晶体传输特性进行了数值计算。结果表明,其带隙宽度随结构参数α、b明显的改变;适当调节两个参数,得到了带隙相对宽度(△ω/ω0)为68％的带隙结构,带隙宽度几乎不随入射角的变化而改变,并且随实际操作中带来的随机误差引起的无序度的改变不明显,由此可方便地用于制作全角宽带反射镜等光学器件。     

基于FDTD的1—D和2—D PGB结构的研究

用FDTD数值方法研究了用于微带传输线的1－D和2－D的PBG（Photonic Band-Gap）光子带隙结构，并且制作了不同PGB结构的电路用于实验，以比较计算结果和实验结果，详细分析了PGB结构的周期的大小和个数、单元的尺寸和形状等方面对其形成的阻带的影响，并给出了结论。     

1维光子晶体的能带结构分析

为了分析研究1维光子晶体的结构参量对其能带结构的影响,并把这种影响作用应用到滤波器的设计中,采用传输矩阵法、利用MATLAB仿真软件,对不同结构参量的1维光子晶体的能带结构进行了计算仿真,分别得到了不同周期数、不同介质层厚度、不同介质折射率的1维光子晶体的能带分布图,进一步分析比较,得出了1维光子晶体的结构参量对其能带结构的影响。结果表明,较大的周期数可以使1维光子晶体的禁带边缘更加陡峭,通带透射性增强,能带分布更加分明;介质层厚度可以调节光子晶体的能带分布情况及能带宽度;介质折射率比值可以改变禁带宽度,禁带宽度随介质折射率比值的增大而增大。这些结果对宽带带阻滤波器的设计是有帮助的。     

光子晶体禁带结构算法的几点讨论

本文对光子晶体禁带结构的几种算法进行了比较,分析了它们的优缺点,同时还从理论上解释了不同晶格结构产生完全带隙大小的原因,结论为光子晶体算法和结构提供了一些理论依据。     

新型光子带隙微带贴片天线

提出一种新型光子带隙(PBG)结构微带贴片天线。在同轴线馈电型微带贴片天线的接地板上蚀刻出新颖PBG结构,通过数值仿真得到有效提高增益的结构。实际制作了PBG结构微带天线,并实测了天线特性参数。数值结果和实验结果进行了比较,取得了较为一致的结果.实测天线增益达8.8dB,比无PBG时提高约3dB,验证了该PBG结构的有效性。     

2维混合介质柱光子晶体传输特性的研究

为了研究晶体结构对电磁波传输特性的影响,提出了一种空气平板层和圆形复合介质柱混合组成的新型2维混合介质柱光子晶体结构。采用时域有限差分法对其进行了数值模拟和计算,研究了改变混合介质柱的形状和结构参量对晶体透射特性的影响。结果表明,该结构可以基本保留组合前光子晶体的主带隙,并且在新的频段产生新的禁带;在混合结构中将复合介质柱换为简单介质柱没有新的禁带产生。通过改变相关参量发现,增加介质平板的宽度,这增大内嵌介质柱的半径都有利于新禁带的产生。2维混合介质柱光子晶体比单一介质柱光子晶体有更多的可调因素,这为相关光子晶体器件的设计提供了理论依据。     

1维光子晶体的带隙研究

为了得到给定波长为通带或禁带的光子晶体,采用光学传输矩阵方法,模拟研究了由光子带隙结构如何得到相应的光子晶体结构.通过优化计算得到了指定波长带隙结构的光子晶体.结果表明,光学传输矩阵法完全能得到给定波长为通带或禁带的光子晶体.这一结果有助于光子晶体的广泛应用.     

二维光子晶体带隙结构的研究

利用时域有限差分法模拟了二维光子晶体的带隙结构。通过改变二维光子晶体的结构、介电常数配比及存在缺陷时，在光频范围内模拟了二维光子晶体带隙结构的变化。