等离子体用于腔体的雷达散射截面减缩的实验研究

 利用荧光灯等离子体管覆盖金属腔体内壁,测量了筒状等离子体覆盖的金属腔体对电磁波的回波衰减。测试结果表明:金属圆筒内壁的等离子体能够有效吸收0.80~1.75 GHz波段的入射波,入射电磁波的回波衰减值为5~25 dB;当入射电磁波频率接近1.75 GHz时,回波衰减最为强烈,在入射角度为10°时,吸收峰值可达26.71 dB,因此选择合适的电磁波入射角度,能够使等离子体对微波的吸收达到峰值。理论分析了影响等离子体对电磁波衰减的主要因素。结果表明：等离子体可有效缩减腔体结构的雷达散射截面面积,因此在进气道等腔体结构的隐身方面具有一定的应用前景。     

入射光参量对Ce∶KNSBN晶体中光扇效应的影响

采用非同时读出条件下晶体两波耦合实验装置,研究了入射光强度及光入射角对Ce∶KNSBN晶体中光扇效应的影响.结果表明,光扇效应存在明显的入射光强度阈值特性,入射光强度阈值为38.2 mW/cm2.对应相同的入射光强度,光入射角θ为15°时稳态光扇强度Ifsat最强,如:入射光强度为38.2 mW/cm2时,Ifsat最大为0.7 mW/cm2;入射光强度为57.3 mW/cm2时,Ifsat最大为1.8 mW/cm2.     

光束斜入射的分频光栅衍射行为研究

 用标量理论和矢量理论分析了光束斜入射时分频光栅的衍射行为，分频光栅在光束斜入射时的分频效果，以及入射角度的有效范围。计算结果表明，并非严格的正入射才能保证分频光栅的分频效果，在光束入射角度小于5°时仍然可以满足ICF系统的要求。     

Ce：KNSBN晶体中光扇效应的响应时间特性研究

以单柬光入射Ce：KNSBN晶体，系统研究了不同入射光波长下，Ce：KNSBN晶体中光扇效应的响应时间随入射光强度及光入射角的变化情况．结果显示，相同的入射光强度及光入射角下，入射光波长较短时，光扇效应到达稳态的时间较短．相同的入射光强度下，随光入射角的增大，响应时间先减小后增大，但不同波长入射光下，最小值对应的光入射角不同，入射光波长为532nm时，响应时间最小值对应的θ为15°；入射光波长为632．8nm时，对应的臼为15．5°．同时研究发现，入射光强度逐渐增大的过程中，响应时间在逐渐减小．     

Ce∶KNSBN晶体中光扇效应的响应时间特性研究

以单束光入射Ce∶KNSBN晶体,系统研究了不同入射光波长下,Ce∶KNSBN晶体中光扇效应的响应时间随入射光强度及光入射角的变化情况.结果显示,相同的入射光强度及光入射角下,入射光波长较短时,光扇效应到达稳态的时间较短.相同的入射光强度下,随光入射角的增大,响应时间先减小后增大,但不同波长入射光下,最小值对应的光入射角不同,入射光波长为532 nm时,响应时间最小值对应的θ为15°;入射光波长为632.8 nm时,对应的θ为15.5°.同时研究发现,入射光强度逐渐增大的过程中,响应时间在逐渐减小.     

载能Ni原子斜入射Pt(111)表面的分子动力学模拟

采用嵌入原子方法的原子间相互作用势,利用分子动力学模拟,详细研究不同角度入射的载能Ni原子在Pt(111)基体表面的沉积过程.结果表明,随着入射角度θ从0°增加到80°,溅射产额、表面吸附原子产额、空位产额的变化情况均可按入射角度近似地分为θ≤20°,20° < θ < 60°和θ≥60°三个区域.当θ≤20°时,载能沉积对基体表面的影响与垂直入射时的情况类似,表面吸附原子的分布较为集中,入射原子容易达到基体表面第二层及以下,对基体内部晶格产生-定的影响;在20° < θ < 60°的范围内,入射原子的注入深度有所下降,对基体内部晶格的影响减小,表面吸附原子的分布较为均匀,有利于薄膜的均匀成核与层状生长;当θ≥60°时,所有入射原子均直接被基体表面反射,表面吸附原子产额、溅射产额、表面空位产额均接近0,载能沉积作用没有体现.     

进气道内衬筒形等离子体隐身性能三维模拟

针对飞机进气道等离子体隐身问题,建立了三维筒形进气道模型,采用有限元求解波动方程,计算了腔体内壁覆盖均匀等离子体时的雷达散射截面。研究表明:腔体内覆盖等离子体时可以有效吸收入射电磁波能量;吸收随电磁波频率增加而减弱,但由于腔体结构作用,会存在几个吸收峰;吸收随电子数密度增加而增强,但电子数密度过高时,吸收效果会变差;最佳碰撞频率虽然与电磁波频率和电子数密度有关,但其值可约为9GHz;吸收随等离子体厚度增加而变大,但在较大电子数密度时,由于电磁波在等离子体与空气交界面处反射导致厚度增加,从而使得吸收变小;选取合适的入射角度和等离子体数密度可以在1~3GHz频段实现明显的隐身效果。     

遮蔽效应对抛射沉积模型标度性质的影响

在表面粗糙化生长过程中粒子非垂直入射产生的遮蔽效应是一种长程相互作用, 实验发现非垂直入射时生长表面形貌和生长性质都受到遮蔽效应的影响. 本文通过模拟倾斜入射的抛射沉积模型得到了其标度指数、 表面统计的偏度和峰度以及生长体的多孔性与入射角度的关系, 模拟结果显示标度指数与入射角度的关系是非单调的, 而偏度和峰度的有限尺寸效应也取决于入射角度的大小. 同时本文对以上模拟结果进行了定性的分析.     

合金钢材料光学常数的椭偏测量及其修正

用椭偏法测量了入射光波长0.632μm、入射角50°至85°时某合金钢的光学常数。考虑材料表面的粗糙度,用Ohlidal-Lukes理论对所测光学常数值进行修正,发现椭偏参量的修正量随入射角增大而增大。结果表明,用椭偏法测量合金钢光学常数时采用较小入射角能获得更精确的样片光学常数。     

一维反铁磁光子晶体光学双稳态效应研究

基于传递矩阵方法和光局域化原理, 本文研究了一维反铁磁光子晶体共振频率附近光学双稳态效应随电磁波入射角、 外磁场强度及电介质层数的变化.研究发现, 当外磁场为1.0 kG(1 G=10^-4 T)、电磁波小角度入射时, 反铁磁材料高低共振频率附近均可探测到光学双稳态效应; 当电磁波大角度入射时, 仅在高共振频率附近探测到光学双稳态效应. 然而, 当外磁场强度增加到2.0 kG时, 由于反铁磁材料的高低共振频率向两侧移动, 低共振频率附近缺失的光学双稳态频率窗口又被有效激发. 此外, 电磁波小角度入射时, 电介质层数在低共振频率附近对双稳态效应影响较明显.     

铌酸锶钡光折变表面电磁波实验

在实验中观察到扩散和漂移机理下在光折变晶体铌酸锶钡（SBN）与空气的界面形成的光折变表面电磁波. 这种表面电磁波形成的条件是：入射光束与界面成55°角入射，信号光与背景光比值越大越有利于形成表面电磁波，外加电场越大表面电磁波就越强. 关键词： 表面电磁波 扩散和漂移机制 SBN     

电场的增强作用对介质膜光栅损伤形貌的影响

研究了电场在介质膜光栅结构中的增强效应对其抗激光损伤阈值的影响.使用傅里叶模式方法计算了电场在介质膜光栅浮雕结构内的分布.数值分析表明：电场在介质膜光栅中增强的最大值为入射光的2倍,其最大的位置出现在相对于入射光对面的光栅槽侧壁。实验测试介质膜光栅样品在1 064 nm和12 ns, 51.2°和TE偏振光入射时,其抗激光损伤阈值为6.61 J/cm2.对损伤形貌进行扫描电镜精确分析,发现介质膜光栅的初始损伤产生于电场在介质膜光栅内增强最大的位置处.     

Electromagnetically induced transparency in novel dual-band metamaterial excited by toroidal dipolar response

We demonstrated a novel metamaterial with dual-band electromagnetically induced transparency(EIT)via simulation,experiment and numerical analysis,with resonance frequencies of the trans-parency peaks of 7.60 and 10.27 GHz.The E-εmetamaterial unit cells were composed of E-shaped and e-shaped patterns.By analyzing the surface current distribution and the magnetic field,we qualitatively verified the toroidal dipole response in the E-εmetamaterial at 10.27 GHz.Meanwhile,by calculating the multipole's radiated power,we found that the two transparency peaks were due to the excitation of the electric and toroidal dipole responses.By changing the incident angle from 0°to 60°,we observed changes in transmission spectra,and the quality factors(Q-factors)of the two transparency peaks increased.In addition,the proposed E-εmetamaterial can be designed to act as a refractive index sensor or other electronic equipment for the control of electromagnetic waves.     

圆环结构人工电磁吸波材料的仿真与实验研究

提出了两种圆环型微波电谐振结构,这两种谐振结构分别与金属线进行适当的组合形成电磁耦合单元,对正入射的电磁波产生谐振响应并具有强烈的吸收作用.通过对两种耦合单元的电磁仿真和优化计算使其各自获得最佳的吸波性能.在微波段8—12 GHz利用自由空间法对这两种耦合结构的电磁特性(即反射系数S₁₁和透射系数S₂₁)进行实验测量,在10.7 GHz和10.07 GHz吸收率分别达到95%和98%以上. 关键词： 耦合单元 吸收率 阻抗匹配     

Simulated and experimental studies of a multi-band symmetric metamaterial absorber with polarization independence for radar applications

We develop a simple new design for a multi-band metamaterial absorber (MTMA) for radar applications. Computer Simulation Technology (CST) Studio Suite 2018 was used for the numerical analysis and absorption study. The simulated results show four high peaks at 5.6 GHz, 7.6 GHz, 10.98 GHz, and 11.29 GHz corresponding to absorption characteristics of 100%, 100%, 99%, and 99%, respectively. Furthermore, two different structures were designed and compared with the proposed MTMA. The proposed structure remained insensitive for any incident angle and polarization angle from 0° to 60°. Moreover, negative constitutive parameters were retrieved numerically. To support the simulated results, the proposed design was fabricated by using a computer numerical control-based printed circuit board prototyping machine and tested experimentally in a microwave laboratory. The absorption mechanism of the proposed MTMA is presented through the surface current and electric field distributions. The novelties of the proposed structure are a simple and new design, ease of fabrication, low cost, durability, suitability for real-time applications and long-term stability given the fabrication technique and non-destructive measurement method and very high absorption. The proposed structure has potential applications in C and X band frequency ranges.     

基于场变换的毫米波半波片设计

极化转换是电磁波调控的重要研究方向之一.本文基于场变换理论提出一种宽入射角的宽带毫米波半波片.基于等效媒质理论,该半波片可由亚波长厚度的两种介电常数不同的材料周期性排布后旋转45°得到.通过设计控制两种材料的介电常数、高度比值以及整个半波片的厚度可以在毫米波段实现极化转换的功能,此设计具有低损耗和高转化效率的特点.此半波片能实现横电波与横磁波的相互转换以及圆极化波的相互转换,极化转换-3 dB相对带宽达49%.仿真和实测结果相符,验证了该半波片宽带高效的极化转换效果.在入射角为60°时,极化转换-3 dB带宽依然能够达到36%左右.     

Resistive high-impedance surfaces (RHIS) as absorbers for oblique incidence electromagnetic waves

This paper presents a lightweight microwave absorber suitable for space applications. The absorber is based on a resistive high-impedance surface (RHIS) optimized to achieve reflection under ?15 dB in the band (2–2.3 GHz) at oblique incidence for transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) polarizations. A first classical isotropic RHIS structure is shown to be limited to angles of incidence up to 40° for TE polarized waves and up to 35° for TM polarized waves. So the objective of this contribution is to present a second solution based on an anisotropic RHIS structure which presents good absorption of incident waves in TE and TM polarizations for larger angles of incidence. An example is presented for an incidence angle of 65°.     

近地面三阵子天线估计电磁波到达角和极化参数

从自由空间中的三阵子天线求入射电磁波极角和方位角的基本原理出发, 结合电场各个分量与极化方式之间的关系给出了左手极化波计算波达角的公式, 及地球表面上方三阵子天线判断入射波极化方向的方法; 本文提出了一种新颖的滤除地面反射波的方法, 保证了波达角的求解精度; 利用获得的高精度的波达角和测得的电场强度, 计算出了电磁波的各种极化参数, 这些极化参数可以作为电离层研究和电磁波在电离层中传播研究的参考. 关键词： 地球表面 三阵子天线 波达角 极化参数     

An optical analog of the Borrmann effect in photonic crystals

Numerical simulation using the layered Korringa-Kohn-Rostoker (LKKR) method is applied to calculate the reflection and absorption spectra of an s-polarized electromagnetic wave incident on a faced-centered cubic photonic crystal (PC) with opal structure whose sites are occupied by two-layer metal-dielectric spheres. The reflection and absorption coefficients of the PC are analyzed as a function of the angle of incidence of the electromagnetic wave on the crystal surface. A range of wavelengths λ and angles of inclination θ to the normal is found in which the absorption experiences a sharp change under small variations of the above parameters. The appearance of peaks in the absorption spectrum of the PC is analyzed, and the spectrum is compared with the behavior of the reduced density of states. By the finite difference time domain (FDTD) method applied to the Maxwell equations, the spatial distribution of the energy density of electromagnetic field inside each of five layers of the PC is obtained at angles of incidence of 23° and 30° for a wave-length of 455 nm. It is demonstrated that the sharp maxima of the density of electromagnetic-field energy that are localized on the surfaces of absorbing metal spheres correspond to the absorption maximum. At the same time, at the absorption minimum, the maxima of the field energy density in each of the five layers are localized mainly between the lattice sites of the PC. An analogy between this phenomenon and the Borrmann effect, which is known in X-ray spectroscopy of ordinary crystals, is analyzed.     

双驱动电动换能器电磁场和声-结构耦合场分析

电动换能器的设计涉及电磁场和声-结构耦合问题,本文利用COMSOL多物理场分析软件提供的该两种分析模块进行组合,以电磁理论为基础推导出了适合COMSOL数值计算的公式,把两种耦合场的分析结合起来,利用电磁场分析过程计算所需要变量,代入声-结构耦合场进行分析,得到声场分布情况。文章也大致介绍了COMSOL的有限元建模和该两种模块的使用方法。本文对电动换能器结构如何优化不做讨论。