基于幅相解耦调制的透射型声超表面的声波调控

文章构造了一种复合型无源结构,利用该结构设计的声学超表面能够实现透射相位和幅度的解耦调控。研究表明,当声波入射至该复合结构后,多腔体结构具有接近于1的透射率和接近于2π的全相位变化,而开孔结构单元可以提供恒定不变的相位和0~1范围内变化的透射率。此外,根据Airy函数的波曲线,选择合适的结构参数,构造出的超表面可以在空气中生成Airy波束,同时利用两个对称的超表面可以实现具有自愈性声聚焦特性的透镜,通过与纯相位调控方法生成的波束现象进行对比,进一步说明幅相解耦方法对于声波精确调控的重要性。文章对于幅相解耦超表面的研究在声波定向传输、全息图像、医学超声成像等方面具有潜在的应用前景。

用传输矩阵法(TMM)研究二维光子晶体传输特性

将传输矩阵法 (TMM )用于光子晶体传输特性的理论研究 ,采用Mur近似吸收边界和周期边界来截断计算区域 ,研究了以TM模正入射时 ,二维方格子光子晶体在完整周期结构下和有缺陷结构下的透过率谱 ;在微波波段制作了光子晶体模型 ,并设计了实验装置 ;实验与数值模拟计算取得了基本一致的结果。

计算线源响应的广义反射透射系数矩阵方法

本文给出了一种迅速有效地计算成层介质中线源综合地震图的方法．推导了平面内Ｐ－ＳＶ波在成层介质中的反射透射系数矩阵及线复的震源系数，并由此得到线源响应被积函数的表达式；通过在有限和半无限区域内分别将被积函数展成不同多项式的线性组合，获得了波数积分的解析表达式．数值算例表明，当震中距大于１０ｋｍ以后，这种积分方法的速度逐步快于离散有限波数法．

合成地震图的广义反射透射系数矩阵方法

简述了在均匀层状介质中，合成地震图的广义反射透射系数矩阵方法，并通过与前人的计算结果对比，检验了经过修改调试后的合成地震图的计算程序。计算与对比表明，经修改调试后的程序对于各种因素．包括震源类型、震源深度、震中、频率和慢度都有较好的普适性，适用于实际的地震波形研究。

基于转移矩阵法的n-Si/n-Fe_2O_3光催化性能研究

对平衡态及光照下非平衡态的n-Si/n-Fe2O3/electrolyte的能带结构进行了分析,同时结合转移矩阵法定量地计算Si中不同能量的电子/空穴穿过n-Si/n-Fe2O3势垒并满足水氧化还原电势要求的透射系数,从而得出光照与Fe2O3厚度对Si中电子/空穴透射能量的影响。结果表明：Fe2O3层厚度（1-10 nm）与光电压的增大,均可以使Si中电子满足水还原反应电势要求所需的最小能量减小,同时使Si中空穴满足水氧化反应电势要求所需的最小能量增大。通过选择合适的Fe2O3厚度（-7 nm）,可以使Si中的光生电子和光生空穴同时以较小的能量传输到电解液中并满足水氧化和水还原反应的电势要求。

含双负介质一维光子晶体量子阱的透射谱研究

用传输矩阵法研究一维光子晶体(AB)_m(BACAB)_n(BA)_m的透射谱,研究发现:在双正介质和含双负介质情况下,归一化频率1.0ω_0/ω处光子晶体(BACAB)_n的能带皆处于光子晶体(AB)_m(BA)_m的禁带中,均构成以ω/ω_0处为对称中心的光量子阱结构。光量子阱透射谱出现对称分布的共振透射峰,呈现明显的量子化效应,透射峰数目和位置可由n调节控制,且双正和含双负光量子阱结构的透射谱结构相同,但后者的透射峰带宽、间距比前者大。该特性可用于设计红外波范围内的可调性多通道滤波器和光开关等。

一维光子晶体透射率的数值模拟

根据光子晶体的电磁特性,求解麦克斯韦方程,应用传输矩阵法求解一维光子晶体中电磁波传播的透射率特性,通过改变构成一维光子晶体的层数、材料折射率和材料厚度,得到层数变化对禁带宽度变化影响不大,折射率差值增大时带隙宽度也逐渐增大,两介质厚度有一定厚度差比厚度一样时形成较宽带隙。

复合左右手材料光量子阱的透射谱特性

在一维光子晶体中,复合左右手材料构造了特殊的光量子阱（NANB）m-（NBNANCNANB）n-（NBNA）m和（NANB）m-（NCNBNANANBNC）n-（NBNA）m,取介质NA、NB为右手材料,介质NC的折射率分别为1.48、-1.48和1.7、-1.7,阱层光子晶体的周期数n=1-4,对光量子阱构造机理和透射谱特性进行分析.研究结果表明：阱层光子晶体的周期数对复合左右手材料光量子阱的透射谱影响显著,在介质NC为左手材料情况下的透射谱比较宽,透射谱之间的间隔比较大,对频率适用范围宽;无论介质NC为左右手材料时,在中心禁带一定频率范围内都会出现一组以中心频率左右对称的透射谱,其透射率均为100%的分立窄共振透射谱.

非完整超晶格中电子透射问题的计算机模拟

采用转移矩阵方法 ,模拟研究了垒高无序和阱宽无序非完整超晶格的电子态问题。计算了垒高无序有限超晶格的透射谱和其局域态波函数以及阱宽无序有限超晶格的透射谱和本征值 ,直观地给出了垒高无序和阱宽无序非完整有限超晶格其电子态行为的物理图像。模拟结果表明 :垒高无序和阱宽无序这两种常见非完整一维有限超晶格的子带带隙间均存在强烈的电子运动定域化 ,且电子波的布喇格散射对周期性势场更敏感 ;这两种非完整性引起的局域 ,通过计算电子局域态波函数和有限系统的本征值得到了证实 ;对本文讨论的这种类型和周期的超晶格 ,如果控制阱宽在 9.1～ 1 0 .9nm间随机变化 ,即阱宽的值最大相差 1 8nm时 ,计算机模拟的结果是 ,阱宽的这种非周期性开始使子带的带隙消失。

带缺陷二维光子晶体的透射谱研究

在一维线缺陷的研究基础上进一步应用转移矩阵方法数值研究带其它缺陷的二维正方晶格圆柱光子晶体的透射谱,缺陷的引入使得原来不透电磁波的禁带中,出现了缺陷模,即某一波长的电磁波可以透过,计算结果表明禁带位置、宽度,缺陷模的位置与透过率随着缺陷的种类、介质、程度有关,特别是都受到波源的入射角调制.

长周期光纤光栅透射谱计算方法的比较与分析

长周期光纤光栅透射谱的求解方法有多种,本文以耦合模理论为基础,对常用的积分法、公式法、传输矩阵法求解长周期光纤光栅的透射谱进行比较与分析,指出这三种求解方法各自的特点和适用条件.积分法可在较宽波长范围内直接得到多个模式透射谱的精确解,但求解过程繁琐,运算量大;公式法虽然在表述和计算上较为方便,但只能在较小波长范围内直接求解单个模式的透射谱;传输矩阵法求解过程简便、准确度高、计算量相对较小,特别适合计算一些非均匀光纤光栅的透射谱.该研究为选择一种精确度高且理论和计算都较简单的计算长周期光纤光栅透射谱的方法提供理论依据.

纳米金属-介质多层膜的局域场增强及透射特性研究

采用转移矩阵法(TMM)分析了纳米金属-介质多层膜的局域场增强效应及光选择透射特性。当满足波矢匹配条件,金属-介质-金属(MDM)膜中将激发产生体等离激元(BPP),BPP模的阶数与多层膜结构中的介质层数相同。BPP模激发时入射光与金属膜层的自由电子耦合,耦合作用使入射光透过金属层传输,透射率达到最大值,同时介质内的局域场也显著增强,且呈对称分布。

结构参数对正负缺陷一维光子晶体透射谱的影响

基于缺陷光子晶体B(AB)_m(ACB)_n(AB)_mB模型,在B层介质中引入双正材料或双负材料,利用传输矩阵理论计算了模型结构参数以及缺陷层厚度对光传输谱的影响。结果发现:当B层为双负介质时,结构周期数n对光子晶体透射谱中缺陷模的数目具有很好的调制作用,周期数m则对缺陷模的宽度有较好的调制效果;该结构光子晶体传输谱中的透射峰对介质B的光学厚度具有简并的响应关系;这种简并响应关系在B层为双负介质时,相对双正介质较为明显;B层为双负介质时,结构周期数对透射峰频率位置的影响也比双正介质的情况要大。这些特性对光子晶体滤波器的设计具有一定的指导意义。

矩阵理论在黏接结构界面脱黏超声检测方法中的应用

黏接结构界面脱黏的超声检测与评价是一个有难度的前沿性课题.基于传递矩阵方法并将脱黏界面层假定为流体薄层,推导了体波入射下具有流-固(气-固和液-固)耦合界面的脱黏结构中声反射与透射系数表达式.将该方法应用于两层结构并与已有结果对比验证了所推公式的正确性.研究了声波入射角度、频率的变化对具有刚性联接界面的黏接结构和具有流-固耦合界面的脱黏结构中体波传播特性的影响.结果表明,体波在多层结构中的传播模式主要依赖于入射角度、频率等参数.若声波的入射角度和频率取值适当,可以将刚性联接、气-固以及液-固耦合界面进行区分.

一维准周期光子晶体透射谱特性研究

利用传输矩阵法,分别计算了RHM-RHM和RHM-LHM型一维周期和准周期光子晶体在入射角分别是0°、10°、20°和30°时的透射谱。结果表明,在垂直入射的情况下,RHM-RHM一维准周期光子晶体的透射谱的禁带中心较相应的周期光子晶体禁带中心稍有红移,虽两者通带都有振荡,但前者的顶部不再等高,入射角越大,这些变化越明显。在入射角不大于20°时,RHM-LHM一维周期光子晶体具有良好的滤波性能,而准周期光子晶体的滤波性能不及周期光子晶体,但在上述4个入射角的情况下,入射角为10°时,准周期光子晶体的滤波性能最好。

一维光子晶体Si/C_(60)多层膜的透射性质

用传输矩阵法推导了一维光子晶体的透射率公式,研究了[Si(30 nm)/C60(70 nm)]N体系当电磁波沿z方向入射时不同周期层数的透射特性。结果表明,当周期数达16时在325～585 nm波段内的透射率基本为零且电磁波损耗最低仅为1%;而在585～825 nm波段存在多个完全透射峰,其半峰宽随波长增加而增加。改变掠射角也对TE和TM偏振模的透射率产生不同的影响。此结构在可见波段的双重透射特性,可用于制备一些新型的光学器件。

有限尺寸V型薄板功率流透射损失研究

基于薄板理论,采用回传射线矩阵法研究了两对边简支任意角连接有限尺寸V型薄板的功率流透射损失。引入对偶坐标系,在力作用点和板接缝处对结构进行离散,同时考虑弯曲波动与面内波动效应,根据结构连接处的位移协调条件、力平衡条件以及两端边界条件得到V型薄板结构的散射矩阵。根据对偶坐标系的内在物理关系得到整体相位矩阵,最后推导出结构的回转射线矩阵。在此基础上,建立了V型薄板结构的动态响应分析模型以及功率流分析模型,通过对简谐点激励力作用下结构的动态响应进行对比分析,证明回传射线矩阵法具有很高的求解精度与求解效率。最后,分析了V型薄板结构功率流传导问题,研究了不同角度、不同板厚和不同阻尼损耗因子的V型薄板的功率流透射损失变化规律。

太赫兹波段渐变型二维光子晶体的透射谱研究

给出了一种仅由8层介质柱构成的晶格常数和填充率同时渐变的二维光子晶体的设计方法。并用传输矩阵法结合translight软件研究了太赫兹波在这种渐变型光子晶体中的透射特性。结果表明,该光子晶体比常规周期型和啁啾型光子晶体具有更好禁带宽度,而且可以通过改变渐变规律来实现禁带的中心频率向高频区或低频区的移动,并更易于光路的集成。

基于TRM法的3D层状土体动力响应分析

根据Biot波动理论,采用传递、反射矩阵(TRM)方法研究了移动荷载作用下3D层状饱和土动力响应问题.由快速Fourier逆变换法得到层状土地基位移、应力及孔压在时间—空间域内的数值解,利用计算的结果与文献结果相比较,二者相吻合,验证了算法的正确性.通过算例分析表明对于有下卧刚性层的饱和土体,较薄的饱和土体层,在高速时响应更有振荡性.

移动荷载作用下层状饱和土的动力响应

根据Biot波动理论,采用传递、反射矩阵(TRM)方法研究了移动荷载作用下层状饱和土动力响应问题。由快速Fourier逆变换法(IFFT)得到层状土地基位移、应力及孔压在时间-空间域内的数值解。计算结果与已有文献结果相吻合,验证了算法的正确性。通过算例分析表明:移动荷载作用下含有软弱夹层的层状土体比均质土具有更显著的动力响应,同时会引起土体孔隙水压升高、土体波动性增强;硬夹层时情况则相反。