1 商丘师范学院物理与电气信息学院, 河南 商丘 476000
2 中国人民解放军, 96325部队, 湖南 怀化 418000
3 中国人民解放军, 海军航空仪器计量站, 上海 200436
边界元方法是一种数值求解偏微分方程的高效算法，在微纳光学求解电磁场问题中有广泛的应用。在实际计算中，边界元数目的选择直接关系着数值模拟的精度。研究不同边界元数目下微腔谐振频率的计算误差，发现主要误差可视作微腔对电磁波的吸收或放大，因此提出折射率补偿法对离散求解边界积分方程引入的误差加以修正。加入折射率补偿之后，边界元方法计算谐振频率的精度能提高至少一个数量级，并且该修正可以有效用于较大频率范围内的所有模式。因此折射率补偿使边界元方法的计算精度和运算速度得到大幅提升，时间和内存消耗锐减。同时，从物理角度分析、修正数值计算误差的思想也可以推广到其他数值计算方法中。
微纳光学 误差修正 边界元方法 回音壁模式微腔
亚波长金属光栅在共振波长处有光场局域增强、异常透射等现象, 为深入认识其共振机制, 本文研究了亚波长金属光栅的表面等离子体激元(SPP)共振特性。通过研究不同金属光栅的几何结构以及金属介电常数对SPP共振波长的影响, 获得了3种共振波长的基本物理机制。采用周期边界元法进行数值模拟, 在边界积分方程的基础上结合平面波展开方法来处理任意形状的周期性结构。模拟结果表明, 3种共振波长可以分别由金属的材料、金属光栅周期和金属光栅厚度所调谐。该研究为微纳米光学器件的设计提供了依据。
亚波长金属光栅 表面等离子体激元 共振波长 边界元方法 sub-wavelength metallic gratings Surface Polariton Plasma(SPP) resonant wavelength boundary element method
利用基于虚边界元法的VBGUN程序和基于边界元法的MOM程序,对一折叠波导毫米波行波管的电子光学系统进行了设计.设计过程中使用计算相关性系数的方法调节参数,通过计算敏感性系数以考察加工误差带来的影响.设计过程显示:低导流系数、小束腰、高压缩比的毫米波电子枪的层流性与电极尺寸相关性很大,易受到加工误差的影响;聚束系统的设计难点在于轴上峰值磁感应强度要受到漂移管半径的限制,这一点可以通过提高工作电压和降低电流来平衡,因此它的设计必须与慢波结构的设计同时进行.
行波管 电子枪 电子光学系统 周期永磁聚束系统 虚边界元方法 强激光与粒子束
2006, 18(12): 2030
