1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
2 西安电子科技大学 信息感知技术协同创新中心, 西安 710071
3 西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
对高空核爆电磁脉冲(HEMP)环境下、地面上方电缆的感应电流进行了研究。考虑有耗地面的影响，提出了一种将时域积分方程(TDIE)和时域传输模式法结合求解有耗半空间上方电缆瞬态电流的时域方法。通过电磁波本征模的关联性得到斜入射有耗半空间平面波的时域反射系数，不需计算贝塞尔函数的无穷项和便可以得到时域反射系数的精确解。最后给出了核爆脉冲照射下地面上方电缆感应的电流的仿真结果。结果表明：对于水平放置的电缆，当反射脉冲到达电缆后，反射场总是试图抵消入射场，使得电缆上感应电流小于只考虑入射脉冲时的感应电流；电缆的耦合电流会随架设的高度发生显著变化，相对于铺地的电缆，架空的电缆有更大的感应电流。
时域反射系数 时域电场积分 高空核爆电磁脉冲 本征模 感应电流 time domain reflection coefficient time domain electric field integral high-altitude electromagnetic pulse eigenmode induced current 强激光与粒子束
2017, 29(10): 103203
Author Affiliations
Abstract
College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, HangZhou, 310027, China
We propose and demonstrate an ultrasensitive integrated photonic current sensor that incorporates a silicon-based single-mode-multimode-single-mode waveguide (SMSW) structure. This kind of SMSW structure is placed over a direct current carrying power resistor, which produces Joule’s heat to change the temperature of the SMSW and further results in the change of the effective refractive index between different propagating modes. Interference occurs when the modes recombine at the second single mode waveguide. Finally, the current variation is measured by monitoring the shift in the output spectrum of the multimode interferometer. In low current, the wavelength shift has almost linear dependence: Δλ∝Ic. This effect can be used as a current sensor with a slope efficiency of 4.24 nm/A in the range of 0–200 mA.
130.3120 Integrated optics devices 130.6010 Sensors 230.7380 Waveguides, channeled Chinese Optics Letters
2016, 14(3): 031301
浙江大学 信息与电子工程学院 微电子与光电子研究所, 杭州 310027
设计了一种可以探测单个纳米粒子的光学传感器结构, 该结构由双环、双环间耦合区的通孔和直波导构成, 并引入了Fano效应, 进一步增强了粒子在光场中出现时的光耦合场变化.当纳米粒子穿过两个微环间的通孔时, 其耦合系数和输出端的光强均发生变化, 提出了一种基于双环谐振器结构的高精度耦合系数传感方法, 通过检测双环谐振器耦合系数和输出端光强的变化对单体纳米粒子进行精确检测和计数.理论计算结果表明, 在损耗为1dB/cm的情况下, 与单环结构相比, 双环结构的灵敏度提升了两个数量级.该双环结构在减小波导损耗的同时有效提升了检测灵敏度.
光电子器件 光子传感器 微环谐振器 耦合系数 纳米粒子检测 Optoelectronic device Photonic sensor Microring resonator Coupling coefficient Nanoparticle detection
1 浙江大学 信息与电子工程学系, 杭州 310027
2 浙江大学 唐仲英传感材料及应用中心, 杭州 310027
为了研究光纤消偏器的性能, 使用琼斯传输矩阵化简方法, 对2段、3段和4段Lyot光纤消偏器进行了理论分析和实验验证, 归纳出多段Lyot光纤消偏器光纤段数N与偏振度的数学关系式, 得出随着光纤消偏器段数增加其出射光偏振度有大幅降低的结论。结果表明, 4段Lyot消偏器出射光偏振度为普通两段Lyot消偏器出射光偏振度的1/4,方差从0.0951下降为0.0245。该结果证明了理论的正确性, 为实际制作多段Lyot消偏器提供了理论指导。
光纤光学 Lyot光纤消偏器 琼斯矩阵 多段保偏光纤 偏振度 fiber optics Lyot fiber depolarizer Jones matrix multi-section polarization maintaining optical fib degree of polarization
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
2 西安电子科技大学 信息感知技术协同创新中心, 西安 710071
3 西北核技术研究所 强脉冲辐射环境与效应国家重点实验室, 西安 710024
利用两次傅里叶变换得到半空间界面的反射波后,将直接入射波和界面反射波两个时域脉冲源通过等效原理引入到包含目标的时域有限差分(FDTD)的计算域中.计算了高功率微波入射情形下,改变入射面、极化方式时天线罩内部观察点的能流密度的变化,并总结其规律.数值算例表明,对于贴近地面的目标来讲,半空间的反射波会给目标内部带来新的能量冲击.该方法可以用于计算目标内部耦合近场及功率密度.
高功率微波 时域有限差分方法 半空间 天线罩 high power microwave finite difference time domain method half space radome 强激光与粒子束
2015, 27(8): 083006
西安电子科技大学 理学院 应用物理系,西安 710071
采用移位算子方法把时域有限差分法推广应用于二维磁各向异性色散介质—磁化铁氧体中.证明了电磁波横向入射二维轴向磁化铁氧体目标情形下，电磁波可按目标的轴向分解为横电波(TE波)和横磁波(TM波)，且TE波的散射特性与铁氧体介质无关，而TM波的散射特性与介质电磁参量密切相关，同时对其物理原因进行了分析.通过采用移位算子方法处理磁化铁氧体频域本构关系，得到该情形下目标电磁散射的移位算子时域有限差的迭代计算公式，同时解决了电磁波在各向异性和频率色散介质中传播的问题.计算了轴向磁化铁氧体涂敷Von Karman型导体柱的TM波双站雷达散射截面，分析了铁氧体参量对目标双站雷达散射截面的影响.结果表明：恰当地选择铁氧体参量能有效地减少目标的雷达散射截面，本文时谐因子取exp jωt.
时域有限差分法 移位算子 磁化铁氧体 雷达散射截面 Finite-Difference Time-Domain(FDTD) Shift Operator(SO) Magnetized ferrite Von karman Von Karman Radar Cross Section(RCS)
提出了一种双开口谐振环结构的新型双负介质单元模型,该模型集电、磁谐振于一体,结构简单。用时域有限差分法和CST软件对该新型结构进行了模拟对比,并对其物理机理进行了分析,解释了其双负效应发生的原因。从电磁波理论出发,导出了波导中双负介质参数的反演公式,推广了通常提取介质参数的NRW方法,并由此提取了新型双负介质的等效电磁参数。结果表明:在频率10.3 GHz附近其等效介电常数和等效磁导率的实部同时为负值,确定了其双负效应的存在。
双负介质 时域有限差分 等效介电常数 等效磁导率 谐振 double negative medium FDTD effective permittivity effective permeability resonance
对于分层介质中目标散射的时域有限差分(FDTD)计算,在分层背景中引入斜入射平面波源是一个难点.在2维Maxwell方程基础上,导出TM和TE模下含有斜入射角度的1维Maxwell方程,并用它在分层介质中连接边界上模拟斜入射平面波源,克服了分层背景时域有限差分计算斜入射平面波引入的困难.对熔石英表面覆盖薄膜的分层光学元件进行平面波斜入射时域有限差分计算结果表明,电磁波在各层内形成完好的平面波推进,验证了这种斜入射平面波添加方式的正确性.并通过对含气泡的缺陷模型的计算,来阐述这种入射波添加方式的应用.
时域有限差分 分层背景 斜入射平面波 近场分布 近区散射
提出了一种基于目标三角面元数据的FDTD共形网格生成方法,该方法通过投影求交计算得到目标表面各三角面元与网格线的交点,将每条网格线与三角面元的交点按坐标进行排序,根据交点的坐标及其编号的奇偶性确定FDTD共形网格的位置,并生成相应的共形FDTD计算所需的元段长度.结合处理理想导体曲面的CFDTD方法修正共形网格上的磁场递推式.数值结果证实了共形网格生成方法的正确性和在提高FDTD方法计算精度方面的有效性.
三角面元 共形网格 CFDTD方法 复杂目标 电磁散射
