局域波导模展开方法求解梯度型折射率光纤(英文)

将阶跃折射率光纤作为一个理想波导，以这个理想波导纤芯一包层的界面为界将横向平面分成两个区域，然后用局域波导模展开方法以及耦会波理论计算了梯度折射率光纤模式场和传播常数．

部分波导模展开方法求解梯度型折射率光纤

将阶跃折射率光纤作为一个理想波导，以这个理想波导纤芯－包层的界面为界将横向平面分成两区域，然后用部分波导模展开方法以及耦合波理论计算了梯度折射率光纤模式场和传播常数．

在磁性矩型线中的静磁波导模

在磁偶极相互作用区域内，我们研究了一个矩型磁性线中的静磁波导模式，解析的色散关系被求出．

单模光纤波导模的傍轴传输特性

将LP01模表示成用拉盖尔-高斯模线性叠加的形式,利用柯林斯公式推导出单模光纤波导模通过傍轴ABCD光学系统的解析传输公式。用所得的解析公式对LP01模在自由空间的传输和聚焦特性作了研究,并和高斯基模进行了比较。数值计算结果表明,用高斯基模描述LP01模会产生一定误差。LP01模经过透镜聚焦后存在焦移,且焦移随着菲涅尔数传输特性的减小而增大。选择合适的菲涅尔数聚焦后,LP01模会出现长焦深,这是与聚焦的高斯模所不同的。

矩形波导到高功率过模圆波导模式转换器的设计

矩形波导到高功率过模圆波导模式转换器是高功率微波测试系统中的关键组件。针对这一问题,本文首先建立了模式转换器的N端口波导结全波分析模型,然后计算了模式转换器的反射系数。给出一种优化设计方法。最后,优化设计了一个X波段的矩形波导到高功率过模圆波导模式转换器,其结构紧凑,反射系数小且电场极化为垂直方向。测量结果与仿真结果吻合良好,证明了设计方法的可行性。

半矢量有限差分波束传输法求解多模波导模场

三维波导的模场具有偏振特性(TE或TM模),针对三维脊型光波导模场的偏振相关性,对于不同偏振方向的模场构造满足不同边界连续性条件的差分格式,结合交替方向隐式FD-BPM来处理三维波导问题,分析了多模脊型光波导的模场,得到各阶导模的模传播常数和模场分布.利用该方法得到的模场可以基于同一套空间差分网格而直接用于波导器件的FD-BPM功能模拟,避免为了分析波导模场而去寻求另外的方法.

基于辐射场及遗传算法的矩形波导模式分析法

提出了一种基于辐射场和遗传算法分析矩形波导中工作模式的新方法。这种方法先根据波导口尺寸利用惠更斯原理计算出各模式的辐射场的分布;假设一组模式的复系数,合成总辐射场;将合成的辐射场幅值与测量的辐射场幅值在多点上进行比较,通过遗传算法获得最佳匹配,就可以得到各模式的复系数。计算结果与测量值吻合较好,表明这种方法具有可行性和可靠性,并和基于辐射场的最小二乘法对测量的远场辐射场场强幅值的数据反演进行比较,结果表明遗传算法在测量值有误差时具有容错能力强的优势。

基于辐射场及遗传算法的矩形波导模式分析法

在高功率微波系统设计中常常要对过模波导中的模式进行分析，实验证明对于过模波导，横截面的尺寸比工作波长足够大时，电磁场在波导开口处的反射几乎为零，激励的高阶模式也几乎为零。假定波导开口处的电磁场分布与波导内的电磁场分布相同。在这一假定下。

一种基于多模干涉波导的超低尺寸波分复用器

波分复用/解复用器作为数据传输的核心器件,广泛应用于片上光互联网络中,其中最重要的指标就是器件的尺寸,插入损耗和串扰大小,为解决传统硅基阵列波导光栅尺寸较大,阵列波导光栅光强不均的问题,我们提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)的环形反射器辅助多模干涉波导的四通道波分复用器,可以实现不同通道的波长分离。其核心尺寸仅为10μm×34μm,最小相邻通道串扰为-14.42 dB。

基于多模干涉波导结构的90°光混频器设计与制作

设计并制作了一种基于多模干涉波导(MMI)结构的InP基90°光混频器芯片,该芯片的波导层材料为InGaAsP,包层和衬底材料为InP,芯片的单模波导宽度设计为2.6μm,多模干涉波导的长度和宽度分别设计为844和20μm。采用三维光束传播法(3D BPM),仿真分析了波导材料折射率、厚度、宽度和长度的工艺误差容限,仿真结果表明在1 535~1 565 nm波长范围内所设计的光混频器芯片的净插入损耗小于1 dB,相位偏差小于±5°。实验测试结果与仿真结果一致。

基于锥形渐变耦合结构的可扩展多模弯曲波导

提出了一种基于锥形渐变耦合结构的可扩展多模弯曲波导。该器件利用模式等效折射率匹配原理,通过对称的锥形渐变耦合结构,实现高阶模式与基模的相互转化,完成多模弯曲传输功能。同时,结合时域有限差分方法和粒子群优化算法,优化锥形渐变耦合结构区域,提升器件性能。实验测试结果表明,在1520~1600 nm的波长范围内,当输入模式分别为TE_0、TE_1、TE_2、TE_(3)和TE_(4)时,该器件的插入损耗分别小于1.71 dB、3.04 dB、2.90 dB、3.16 dB和4.00 dB,对应的串扰分别小于-10.60 dB、-11.35 dB、-10.92 dB、-10.35 dB和-11.45 dB。

基于慢波半模基片集成波导的紧凑型平衡滤波器设计

本文基于慢波半模基片集成波导(Slow-Wave Half-Mode Substrate Integrated Waveguide,SW-HMSIW)结构,设计了一款紧凑型平衡滤波器.该滤波器由金属盲孔阵列加载的SW-HMSIW多模谐振腔、两对间距0.5λ_(g)的差分馈电线(λ_(g)为滤波器中心频率处的波长)组成.该平衡滤波器由于利用了HMSIW多模谐振腔的不同模式,TE_(102)^(SW)和TE_(106)^(SW)两个模式工作在共模(Common Mode,CM)状态,而TE_(103)^(SW),TE_(104)^(SW),TE_(105)^(SW)这3个模式工作在差模(Differential Mode,DM)状态;因此该滤波器相较于已发表文献中的SIW平衡滤波器,具有更宽的工作带宽.进一步,慢波结构的引入实现了对HMSIW多模谐振腔不同模式谐振频率的调控,明显降低了谐振腔的纵向及横向尺寸,实现了滤波器的紧凑化设计.本文提出的滤波器,其总尺寸为1.86λ_(g)×0.34λ_(g),-3 dB DM工作相对带宽可达32%,-20 dB CM抑制相对带宽可达23%.与同类HMSIW平衡滤波器相比,本文提出的SW-HMSIW平衡滤波器的电路面积减小了约42%.

基于HMSIW的小型化三模带通滤波器设计

传统的多模谐振器引入多个谐振器,并利用其中两个甚至多个谐振模式来组合构建滤波器通带,但由于其谐振器个数较多而在射频系统中占用了较大的空间。为此,本文提出了基于半圆形半模基片集成波导(HMSIW)的三模带通滤波器,通过引入金属化过孔来扰动半圆形HMSIW谐振腔的谐振模式的电场分布,使得对应的谐振模式的频率也会随之发生偏移,进而使原本谐振频率相差较大的三个谐振模式的频率逐渐靠近,最终组合形成滤波器的通带。该设计无需引入额外的谐振器,能够实现滤波器尺寸减半甚至成倍减少,从而达成小型化的目的。

基于人工表面等离激元的半模间隙波导带通滤波器

本文设计出一种带宽可控的带通滤波器,将人工表面等离激元(spoof surface plasmon polaritons,SSPPs)引入半模槽间隙波导(half-mode groove gap waveguide,HMGGW)结构。在所提出的模型中,人工表面等离激元的低通特性和半模槽间隙波导的阻带特性相结合,可以实现带通特性。通带的上截止频率可由SSPP单元的长度来调节,通带的下截止频率可由半模槽间隙波导的高度进行调节。本文所设计的模型,通带范围为19.4~26.7GHz,相对带宽为31.7%,该模型结构简单,制造方便。

基于波导模理论与果蝇算法的雷电甚低频定位研究

雷电定位算法直接影响着雷电定位的结果。针对传统雷电定位算法易发散、迭代次数多、定位精度低的情况,基于波导模理论,提出了一种基于波导模理论与果蝇算法(Modified Fruit Fly Optimization Algorithm,MFOA)的雷电甚低频定位研究技术。在探测站与雷电位置距离较远的时候,采用甚低频电磁波在空气中传播的相速、群速,修正算法中的光速,更接近电磁波在空气中传播的真实速度,提高定位的精确度。通过仿真的结果表明,该方法能快速收敛、跳出局部最优,定位精度高。

集成宽带折叠半模基片集成波导带通滤波器

本文提出并设计了一种新型的折叠半模基片集成波导(Folded Half-Mode Substrate Integrated Waveguide:FHMSIW)宽带带通滤波器,并给出了FHMSIW上层金属层槽缝式和中间金属层槽缝式宽带滤波器的仿真和测试结果.相对于半模基片集成波导(Half-Mode Substrate Integrated Waveguide:HMSIW)槽缝式滤波器,由双层PCB制作的FHMSIW槽缝式滤波器的尺寸减小了约一半.同时测试结果和仿真结果表明该宽带滤波器具有损耗小、带外抑制好等特性.

弱导波导多模干涉耦合器结构参量优化设计

本文分析了以硅基底上二氧化硅波导为代表的弱导波导多模干涉 (MMI)耦合器件输入 (出 )波导位置及宽度和 MMI长度等结构参量对器件性能的影响 .提出了参量空间法 ,在给定工艺材料参量和多模波导宽度情况下 ,通过匹配各结构参量 ,制出均匀性好、附加损耗低的弱导波导多模干涉耦合器件 .

用天线阵测量圆柱过模波导中虚阴极振荡器产生的高功率微波模式和功率

介绍在圆柱过模波导中虚阴极振荡器产生高功率微波实验中用天线阵测量微波模式的原理和方法。测量微波模式对研究高功率微波产生的机理具有重要意义。结合在圆柱过模波导壁上安装小电探针天线和小磁环天线测量微波模式的方法,用天线阵测量圆柱过模波导中开口辐射的电磁场空间分布。应用最小二乘法优化原理拟合高功率微波模式功率分布。用天线阵测量了圆柱过模波导中虚阴极振荡器产生高功率微波混合模式功率分布。

过模圆转弯波导的设计与实验

研究了一种新型的过模圆转弯波导,可实现圆波导TM01模的转弯传输。介绍了这种过模圆转弯波导的基本原理:即沿转弯平面插入一块金属板,将圆波导转换为两个半圆波导。圆波导TM01模在半圆波导中转换为半圆波导TE11模,经转弯传输后,重新将半圆波导TE11模转换为圆波导TM01模,从而实现圆波导TM01模的转弯传输。基于这一原理设计了一个中心频率为2.856GHz、转弯45°的过模圆转弯波导,并进行了数值模拟和实验研究。实验结果表明:其转弯半径为123.7mm,转弯半径较小;在中心频点2.856GHz处,传输损耗约为0.247dB,驻波系数为1.217;在2.75～2.95GHz的频率范围内传输损耗小于0.53dB,驻波系数小于1.34。

过模矩形波导中硅芯片与基模亚毫米波的作用

模拟研究了过模矩形波导WR10中n型硅探测芯片对TE10模亚毫米波的响应。针对过模波导WR10中内置n型硅芯片的亚毫米波探测结构,推导了基模工作时的灵敏度表达式。采用三维电磁场时域有限差分方法,模拟计算了过模波导中300～400GHz频带的TE10模亚毫米波与硅芯片的相互作用,分析了探测结构中电压驻波比和芯片内平均电场随硅芯片参数变化的规律。结果表明,在相同的芯片参数下,过模探测结构并不影响电压驻波比和芯片内平均电场的大小,但两者随频率变化的波动程度增大。在300～400GHz工作频带内,优化得到了性能较优的过模探测结构,其电压驻波比不大于2.75(335～380GHz频带内不大于1.8),线性工作区的相对灵敏度约为0.127kW-1,频率响应的波动范围在±20.5%内,最大承受功率约为0.53kW,响应时间为100ps量级,满足亚毫米波大功率脉冲的直接探测需求。