平行平板波导的导电型面板纸蜂窝夹层结构积水检测

针对传统的检测方法存在检测信号源功率高、检测速度慢等问题,且不适用于导电型面板纸蜂窝夹层结构,提出了基于平行平板波导理论的微波检测新方法,该方法具有非接触、对极性分子灵敏度高等综合优势,尤其适合导电型面板纸蜂窝夹层结构内积水的检测。首先,仿真分析了检测方法的可行性,并通过试验验证了仿真结果的正确性。试验结果表明:在8~12 GHz,随着碳纤维复合材料面板纸蜂窝夹层结构内积水量的增加,S21幅值不断减小,铝面板纸蜂窝夹层结构在低频段内满足该规律;然后,区分出铝面板纸蜂窝夹层结构内不同高度的积水积油缺陷;最后,讨论了波导的位置分布对积水缺陷检测的影响。本文为此类蜂窝板内其他缺陷类型的检测提供了新方法。

非对称金属包覆左手介质平板波导的微扰分析

基于微扰方法分析非对称金属包覆左手介质平板波导的特性,给出了该波导的复有效折射率的一级近似解,并对波导的传输特性和损耗特性进行了数值模拟.结果表明:非对称金属包覆左手介质平板波导没有零阶模式;TE1模传播系数随波导厚度的增加迅速减小,损耗系数随波导厚度的增加快速增加,达到最大值后又迅速减小;非对称金属包覆左手介质平板波导传输特性相对于左手介质三层平板波导传输特性发生了很大改变,TM1模,TM2和TE2模式以及更高阶模式在截止厚度附近出现双值现象;特别在二阶及高阶模式中,TE模式相对于TM模式具有高传输低损耗的特性,而以右手介质为芯层的金属包覆波导不具有这一特性.

基于平板波导的小型红外光栅光谱仪光学设计

为实现红外光谱仪器的小型化，通过分析现有小型光谱仪，提出了一种基于平板波导的小型红外光栅光谱仪的设计方法。平板波导光谱仪的小型化原理与一般的微小型光谱仪不同。在平板波导光谱仪中，光束被限制在一层薄薄的平板波导介质中传播，看起来像是整个光学系统被压扁了。在垂直于平板波导的方向上光学元件的尺寸可以做到很小，从而显著减小光学系统的尺寸。该系统的设计可分为 Czerny-Turner结构设计、波导结构设计。先根据像差理论设计 Czerny-Turner 结构，目标是保证光谱分辨率及校正像差；然后根据几何光学理论设计波导结构，包括平板波导和两个柱面透镜，目标是压缩光束并校正像散；最后将它们输入 Zemax 软件中进行综合优化，以获得最优的光学系统。据此方法设计了一个平板波导红外光栅光谱仪，工作波段为8～12μm，数值孔径为0．22，采用线阵探测器。通过 Zemax 软件对结果进行分析和评价，表明仪器光学系统的尺寸为130 mm×125 mm×20 mm，工作波段内光谱分辨率达到80 nm，满足设计指标要求。证明了该优化设计方法是可行的，所得系统尺寸小、性能高。

转移矩阵法在负折射率介质材料平板波导中的应用研究

利用严格电磁理论,推导出了适用于负折射率介质材料光波导的转移矩阵,分析讨论了转移矩阵的性质和应用.利用转移矩阵方法,推导出导波层为负折射率介质材料、覆盖层和衬底为右手材料的三层对称介质光波导的本征色散方程.用图解法研究了负折射率介质波导中TE波的异常色散特性.在负折射材料介质波导中没有零阶模,最低阶为1阶模,并且有截止频率,只有波导参量满足一定条件的时候才会存在,导模的横向波数可以为实数和纯虚数,而正折射率介质波导导模的横向波数只能为实数.

对称非线性包层平板波导TE_0模的“平台形”场分布

分析了包层及衬底均为非线性Ｋｅｒｒ型介质、芯区为线性均匀介质的三层平板波导的ＴＥ０模特性．理论分析及典型实例计算表明：对于自聚焦情况，模折射率增大时，芯区场的极大值逐渐减小，对于一定的光功率，模折射率与芯区折射率相等时，芯区的场分布呈均匀的“平台形”分布，而两侧场则迅速衰减；模折射率继续增大时，场分布的极值进入芯区两侧，而芯区场分布呈下凹形．给出了自聚焦对称三层平板波导ＴＥ０模的场分布曲线，功率随模折射率变化曲线及芯区功率与总功率之比随总功率的变化曲线．还计算了自散焦情况下的场分布及功率变化，在一定条件下，芯区也会出现等振幅分布．

渐变折射率平板波导耦合器研究

介绍了渐变折射率平板波导耦合器的结构特点,并用波导理论详细分析了其工作机理及制作方法,给出了相应的设计方程。尤其是针对半导体光放大器与单模光纤耦合的问题,介绍了渐变折射率平板波导耦合器在光通信系统中的实际应用,由于渐变折射率平板波导耦合器可以有选择性地对半导体光放大器的输出模斑进行有效变换并压缩光束的束散角,因此实现了半导体光放大器到单模光纤的高效率光耦合,其光耦合损耗约为3dB,可基本满足工程使用要求。从光学特性上,渐变折射率平板波导耦合器可以在许多领域替代柱面镜。

电磁波在负折射材料填充的3层平板波导中的传播特性

从电磁场理论出发对负折射材料填充的3层平板波导的传播特性进行研究,并进行了数值计算,分析TE和TM波在平板中传播的性质,得到了电磁波的模式方程,与电磁波在右手材料填充的平板波导中的传播特性做了对比,考察了TE模式的能流密度,进行了归一化计算。结果分析表明:基模、一阶模不存在,且任何模式都存在一个截止厚度,随着厚度的增大,模式数量也增多;在一定的入射频率下,平板薄膜厚度趋向一定数值时,可以同时传播多种模式的波,并且入射波频率越高,波导同时存在多种模式的可能性越大;与右手材料相比,左手材料填充相同尺寸的3层平板波导可以传播更高能量的电磁波,导波效果更好。

ZnSe／ZnS平板波导全光调制和电光调制特性

在室温，随着增加入射光强，我们首次在ＺｎＳｅ／ＺｎＳ平板被导中观测到由于“带填充”效应而引起的全光调制和由于施加电场而引起的电光调制特性．

平板波导的溶胶-凝胶法制备与测试

利用溶胶-凝胶法制作了平板波导.实验中,在不同的条件下采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备出TiO2平板波导,分析了影响平板波导的因素,如溶胶-凝胶溶液的浓度、pH值,滴胶速度,热处理等.并对在不同工艺条件下的波导膜特性进行了测试,分析了影响波导膜质量的各个因素.实验表明,在控制实验条件的前提下溶胶-凝胶法在制作平板波导膜的工艺上制作方法简单,容易实现.

三层介质平板波导中TM波的转移矩阵和模式本征方程

从TM波的波动方程出发 ,根据电磁场的边界条件 ,推导出三层介质平板波导中磁场的表达式。在此基础上求得磁场在y方向的导数表达式 ,并得到了导波层TM波的转移矩阵和模式本征方程。

有损耗左手介质平板波导的研究

采用微扰法分析了光在芯层为左手介质的有损耗平板波导中的传播情况,推导出有效折射率和振幅衰减系数的解析式,并进行了数值计算。同时与右手介质平板波导中的结果进行了比较,结果表明,左手介质波导的衰减系数总是随波导厚度与波长比值(b/λ)的增加而急剧单调递减,不同模式衰减曲线所对应的b/λ取值区间相差较大,并且衰减曲线区间对应的b/λ比值较右手介质波导要小得多。最后讨论了这些特性在器件设计中的作用和意义。

手征负折射媒质对称平板波导的色散特性

根据麦克斯韦方程组以及手征媒质的本构关系,研究了手征负折射平板波导的色散特性.通过引入归一化频率、归一化传播常数,得到了用归一化参数表示的手征负折射平板波导的色散方程.数值计算结果表明,手征参数对平板波导的色散特性影响很大.当相对手征参数约为0.047 7时,左旋极化波零阶模消失;当相对手征参数大于1,即为手征负折射媒质时,存在零阶模.此外,还比较了手征负折射媒质平板波导和一般手征媒质平板波导的色散曲线变化趋势.

单轴各向异性左手平板波导的导模特性研究

为了研究单轴各向异性左手材料波导的传输性能,对单轴各向异性左手平板波导的导模特性进行了研究.推导了该波导的导模特征方程,对导模的快慢波特性进行了研究,发现单轴各向异性左手平板波导的非表面波模与各向同性左或右手材料平板波导的不同,它既可以成为快波模,也可以成为慢波模;非表面波偶模存在一个截止频率;表面波模都是慢波模.对表面波模特征方程有或无解的情况进行了研究.详细讨论了该波导的电磁参量与表面波模特征方程解的关系,发现有些情况下,对于同一频率,表面波可以存在两种模式.证明了波导的导模之间具有正交关系.

平板波导介质层平行度对衰减全反射曲线的影响

该文研究了平板波导介质层平行度对衰减全反射曲线的影响,并且利用局域模方法推导出在一定平行度下菲涅尔反射公式.通过数值模拟,得到了平行度对表征衰减全发射曲线的参数:最小值的大小、最小值的位置和曲线的半宽度的影响曲线.同时,通过一种新的方法推导出在高斯光束入射下的菲涅尔反射公式并给出了不同的束腰半径和平行度情况下的曲线/

单轴各向异性异向介质平板波导中的导模特性

推导了介电常数张量和磁导率张量中各分量带有不同符号的单轴各向异性异向介质平板波导的导行条件。根据分量符号的正负组合,分情况讨论了导行TE波的偶模特性,画出了平板波导中为实横波数时的布里渊图。结果表明,在特定条件下此平板波导中有无穷多导模,这与传统介质波导及各向同性异向介质平板中只有有限数量模式存在有很大不同。此外,还发现当分量参数满足一定条件时,出现了多个虚横波数的传输模式解,并且该模式存在高频截止。

基于数值计算的多层平板波导的场分布研究

文章提出了一种基于数值计算分析多层平板波导场分布情况的方法,从波动方程出发,以5层介质波导的TE模为例,推导出了此结构的色散方程,描绘出平板波导的场分布示意图,最后总结出此方法的一般步骤。

含左手介质的三层介质平板波导的转移矩阵和本征方程的分析

文章对导波层是左手介质,而覆盖层和衬底层是常规介质的三层介质平板波导进行了研究,从TM波的波动方程出发,根据电磁场的边界条件,推导出导波层TM波的转移矩阵和模式本征方程。并通过数值计算得出了这种平板波导有效折射率与厚度的关系图,从而得出它与常规介质波导的不同点。

平板波导凹面衍射光栅的设计

为了精确设计平板波导凹面衍射光栅,提出了改进的刻槽位置递推计算方法。通过一组约束方程表示光栅刻槽位置,利用递推方法求得约束方程的数值解;为了提高计算精度,在方程组的数值求解过程中引入牛顿迭代算法。设计了两种特殊的光栅结构,即平接收场结构和平顶频谱响应结构,对采用不同方法的设计进行了对比。结果表明:采用改进的刻槽位置递推计算方法计算的结果与采用高级次光程函数级数展开法计算的结果相同,而采用原有刻槽位置递推计算方法的计算结果则随着刻槽序号的增加偏离误差越来越大。结果证明了这种设计方法不仅可以实现平板波导凹面衍射光栅的精确设计,同样适用于设计其它特殊结构的光栅,证明了该方法的实用性和有效性。

用MATLAB模拟三层平板波导的模式特性

本文建立三层平板光波导模型,推导出电场方程的具体形式,运用MATLAB对三层平板波导理论进行分析求解,使以往复杂的计算变的非常简单。将具体数值代人电场方程进行计算,取不同的波导层厚度时得到不同的波导模式,然后做出不同波导模式TE波的三维图形。最后介绍了三层平板波导理论在激光器模式理论中的应用。

三层介质平板波导中TE波的转移矩阵和模式本征方程

由TE波的波动方程出发,根据麦克斯韦方程和边界条件,推出三层介质平板波导中的电场分布.再根据这些关系求出电场在y方向的导数表达式,并得到导波层TE波的转移矩阵和模式本征方程.