强激光与粒子束
2024, 36(2): 025017
武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,湖北 武汉 430081
基于时域有限差分法仿真模拟了毫米级超材料的中远红外光谱响应,并结合电场散射效应分析了毫米方形图案的边缘电场分布对红外反射率的影响。通过参数扫描法优化得到了方形单元的最优厚度。将边缘区域离散化为独立单元,并将x、y方向分别设置为完美匹配层(PML)、periodic边界条件,通过迭代计算及加权叠加获得了毫米方形超材料的红外光谱响应及电场分布。结果表明,该超材料在2~16 μm内的红外反射率保持在81.9%以上,最高可达87.05%。当图案占空比相同时,单元周期的减小增强了超材料边缘区域的电场散射效应,导致其在8~10 μm远红外波段内的反射率保持在84.25%以上。实测结果与仿真结果较好地吻合,这为毫米级红外辐射抑制超材料的设计提供了新的思路。
光学设计 毫米级超材料 电场散射效应 时域有限差分法 中远红外高反射
光子学报
2023, 52(12): 1205002
吉首大学 物理与机电工程学院,湖南 吉首 416000
为实现光电信息器件的高集成度和高效输出,提高光电信息处理能力,设计了一种基于二维光子晶体的四通道滤波器,根据4个点缺陷微腔与线缺陷波导耦合原理,引入反射异质结并调整微腔与反射结的距离,提高输出效率,对滤波器1 403、1 426、1 449、1 508 nm四波长的波分复用功能进行仿真。仿真结果表明:该器件可实现高效传输,四波长透射率均超过95%,插入损耗均小于0.23 dB,通道间串扰均小于-8.7 dB。
二维光子晶体 波分复用器 反射异质结 二维时域有限差分法 two-dimensional photonic crystal, wave division mu
1 吉首大学物理与机电工程学院,湖南 吉首 416000
2 湖南第一师范学院物理与化学学院,湖南 长沙 410205
提出一种基于表面等离子体侧耦合谐振腔的可调类电磁诱导透明(EIT)温度传感系统。利用时域有限差分法(FDTD),探究腔内液体注入量对透射窗口中心波长的影响。结合表面等离子体(SPPs)对周围环境介电性能的敏感性,对该系统的温度传感性能进行了研究。结果表明,注入氯仿和乙醇的共振波长均与温度变化呈线性关系,并且注入氯仿对温度的灵敏度比乙醇更高,可达到0.425 nm/℃。研究成果将为高集成度光开关、传感以及慢光等器件的研制提供理论指导。
表面等离子体 谐振腔 时域有限差分法 传感 surface plasmon polaritons resonant cavity finite-difference time-domain sensing
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春30033
2 中国人民解放军95859部队,甘肃酒泉735000
利用经纬仪进行速度实时求解,一直是测控领域难题,为了提高经纬仪求解速度的实时性及高精度,激光测距光电经纬仪,在反复实验中,提出了一种最佳一致逼近多项式速度求解方法,即保证了速度实时性又保证了速度的精度。首先,利用单站经纬仪加激光测距获得目标空间位置,对激光测距信息采用改进的最小二乘法进行拟合滤波;然后根据求解速度模型,计算速度初值;在采用多项式逼近速度真值时,采用常规的表达形式会产生很大的计算误差,为了减少计算误差,多项式采用三次切比雪夫多项式组合的方式获得最佳一致逼近多项式计算速度函数;最佳一致逼近多项式速度函数使用三次有限差分方法识别速度野值,获得实时、高精度的目标速度值。激光测距经纬仪测速的指标包括实时性(延时<100 ms)和精度(误差<1 m/s)两个指标,把加载在无人机上的较高精度GPS的测速值作为比对值,采用多种算法计算目标速度,实验结果表明:高斯函数方法速度实时性好,但测量速度精度>1.5 m/s;卡尔曼方法求速度精度很好,但是因为用了大量的历史数据,速度值滞后;本文最佳一致逼近多项式法计算得到的速度,实时性好,延时50 ms;速度精度均方差为0.8 m/s,满足设备的指标要求。
最佳一致逼近速度求解 高斯速度求解 卡尔曼滤波速度求解 有限差分法 Optimal Uniform Approximation(OUA) Gaussian velocity solving Kalman filtering speed solution finite difference 光学 精密工程
2023, 31(24): 3549
1 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院, 南京 210003
2 南京邮电大学 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室, 南京 210003
随着制造工艺的不断演进、电路规模的不断增大, 集成电路逐渐进入后摩尔时代。如何准确快速地进行寄生电容参数提取, 对于保证设计质量、减少成本和缩短设计周期变得越来越重要。文章提出了一种基于分段预留法的二维电容提取技术, 该技术基于改进的有限差分法, 采用非均匀网格划分和求解不对称系数矩阵方程, 模拟互连结构横截面, 可以高效计算出主导体的单位长度总电容以及主导体和相邻导体之间的单位长度耦和电容。为了验证提出方法的准确性和有效性, 进行了一系列验证实验。实验结果表明, 提出的互连线二维电容提取技术在寄生电容计算精度上平均提高了140倍, 运行时间平均缩了10%。
有限差分法 不对称系数矩阵 分段预留 寄生电容 FDM asymmetric coefficient matrix segment reservation parasitic capacitance