基于频率选择表面的双层改进型互补结构太赫兹带通滤波器研究

通过仿真计算和实验研究了一种基于频率选择表面的双层改进型互补结构太赫兹带通滤波器.对四裂缝互补型电感电容式谐振单元结构进行了改进,可以在提高滤波性能的同时增加单晶石英介质衬底的厚度.利用电磁仿真技术设计并加工了中心频率为0.28 THz的带通滤波器,并利用太赫兹时域光谱仪测试了在0.1—0.6 THz范围内此滤波器的传输频谱特性,实验结果与仿真结果基本一致.结果表明,利用双层改进型互补结构可以设计出对于入射角度不敏感、带外抑制佳、边带陡峭度大、能有效抑制寄生谐振的宽带太赫兹带通滤波器,并降低了加工难度.     

基于含单负材料光量子阱结构的全向多通道滤波器

分析了含单负材料的光量子阱结构中的振荡透射模的性质.用两种单负（负介电常量或负磁导率）材料交替周期堆叠形成的两个光子晶体构造了一维光量子阱结构,该结构中仅其中一个光子晶体含有零有效位相带隙.数值计算结果发现,在零有效位相带隙内存在振荡透射模.通过改变井区域光子晶体内单负材料层的厚度及周期数,振荡透射模的数目、频率及频率间隔均可调节.振荡透射模对入射角度的依赖均很弱;随着入射角度的改变,缺陷模频率的相对改变量保持在0.02以下.该研究结果可用于设计多通道全向滤波器.     

基于含单负材料光量子阱结构的全向多通道滤波器

分析了含单负材料的光量子阱结构中的振荡透射模的性质.用两种单负(负介电常量或负磁导率)材料交替周期堆叠形成的两个光子晶体构造了一维光量子阱结构,该结构中仅其中一个光子晶体含有零有效位相带隙.数值计算结果发现,在零有效位相带隙内存在振荡透射模.通过改变井区域光子晶体内单负材料层的厚度及周期数,振荡透射模的数目、频率及频率间隔均可调节.振荡透射模对入射角度的依赖均很弱;随着入射角度的改变,缺陷模频率的相对改变量保持在0.02以下.该研究结果可用于设计多通道全向滤波器.     

基于谐振耦合现象的三芯光子晶体光纤带通滤波器

设计了一种三芯光子晶体光纤带通滤波器结构.利用纤芯间的谐振耦合,实现了滤波.当3个纤芯基模模式有效折射率在同一频率点实现匹配时,将产生谐振现象.通过合理选取光纤结构参数,可以使3个模式满足谐振条件.由于3个纤芯基模只在工作波长处实现有效折射率的匹配,因而纤芯间发生波长的选择性耦合.应用全矢量光束传播法(BPM)分析了这种光纤带通滤波器的性能.结果表明:在1.55 μm工作波长上,光纤耦合长度为22.8 mm;在损耗低于-3 dB前提下,通带带宽为8.9 nm.     

VHF波段超窄带超导滤波器的设计及其时域调谐

低频超窄带滤波器要求谐振器间的耦合极弱,设计受到薄膜面积限制,其性能对基片介电常数的均匀性极为敏感且受制作和封装精度的限制.这些因素将导致的滤波器中心频率偏移和带内性能恶化.对此,时域调谐提供了很好的解决途径.我们采用嵌套双螺旋型谐振器,在37mm×12mm的MgO基片上设计制作了4节超导滤波器,中心频率为166.9 MHz,相对带宽仅为0.29%.由于基片厚度或介电常数的偏差及不均匀性会导致滤波器中各谐振的谐振频率偏移,使通带性能受到很大影响.我们提出了将机械调谐与时域分析相结合的方法,通过机械调谐纠正各谐振器的谐振频率,改善滤波器性能.同时为了解决多信道滤波器系统中,各滤波器工作于同一温度下,系统频率一致性问题,通过时域调谐获得频率可调范围信息.对上述0.5 MHz带宽的VHF波段滤波器应用时域调谐方法,得到的可调范围为0.7 MHz,测试结果表明该滤波器具有优异性能,带内插损小于0.4 dB,反射损耗达到14.8 dB,带外抑制大于-70 dB.     

三波段超材料宽带带通滤波器的设计及实验研究EI北大核心CSCD

基于多个圆环嵌套结构单元,设计、加工与测试了一种对偏振无依赖以及大角度入射稳定的三波段超材料宽带带通滤波器(BPF)。仿真结果表明该滤波器存在三个通带,中心频率分别为7.22,10.10,14.46GHz,3dB相对带宽分别为17.5%,20.2%和17.4%,中心频率处透射率分别为-0.85dB,-0.69dB和-1.73dB。单元结构具有旋转对称性,使得该滤波器对电磁波偏振不敏感,并且在入射角达到40°时,三个波段依然维持较好的稳定性。通过监测谐振频点处的表面电流分布情况,分析了三波段滤波的物理机理。这种带通滤波器具有多波段滤波、偏振无依赖以及大角度入射稳定等特性,有望在多频谱成像技术、信息通信等领域发挥一定的作用。     

多个单负材料缺陷一维光子晶体的孪生缺陷模

分析了含有多个单负材料缺陷层的一维光子晶体中缺陷模的性质。在两种单负(负介电常量或负磁导率)材料交替堆叠形成的一维光子晶体中,掺入了多个周期排列的单负材料缺陷层,得到在该光子晶体的零有效相位(zero-effective phase)带隙内存在孪生缺陷模。通过改变缺陷的数目或缺陷层的厚度,可调节缺陷模的频率间隔,但缺陷模的数目总保持为两个。计算结果显示,该孪生缺陷模的频率对入射角度的依赖较弱;随着入射角度的改变,缺陷模频率的相对改变量总保持在0.03以下。此外,对应缺陷模频率的电场在该光子晶体中传播时,将被强烈地局域在缺陷层与周期结构的交界面上。     

三波段超材料宽带带通滤波器的设计及实验研究

基于多个圆环嵌套结构单元,设计、加工与测试了一种对偏振无依赖以及大角度入射稳定的三波段超材料宽带带通滤波器(BPF)。仿真结果表明该滤波器存在三个通带,中心频率分别为7.22,10.10,14.46GHz,3dB相对带宽分别为17.5%,20.2%和17.4%,中心频率处透射率分别为-0.85dB,-0.69dB和-1.73dB。单元结构具有旋转对称性,使得该滤波器对电磁波偏振不敏感,并且在入射角达到40°时,三个波段依然维持较好的稳定性。通过监测谐振频点处的表面电流分布情况,分析了三波段滤波的物理机理。这种带通滤波器具有多波段滤波、偏振无依赖以及大角度入射稳定等特性,有望在多频谱成像技术、信息通信等领域发挥一定的作用。     

基于表面等离子激元波导透射性能的环形滤波器设计

当前对表面等离子体激元(SPP)耦合性能及其传播的研究已成为这一领域急需改进的课题。为了进一步使SPP纳米器件成为可能,利用SPP波导结构设计了一种表面等离子体激元环形滤波器,建立了SPP波导结构传输模型和金属光栅SPP传输模型。透射率仿真分析表明,透射率会随着金属薄膜厚度的变化而变化,当金属薄膜厚度降低时,透射带宽会明显变窄,且透射的峰值也会降低。滤波器结构仿真结果表明,滤波器具有很强的消光效果,在具有有效谐振频率的同时可以更好地实现阻碍非谐振频率。该研究对纳米等离子激元器件的实际应用具有一定的理论和实际意义。     

适用于雷达系统的高温超导窄带滤波器

对雷达系统,通过在接收前端安置高Q、窄带、高带外抑制的滤波器,可以有效减少信号间的干扰,由此可见高性能的滤波器对于雷达系统来说,具有重要作用.与常规滤波器相比,高温超导滤波器具有带边陡峭、插入损耗小、带外抑制高、可以设计极窄带等特点.在本文中,我们设计加工了一种高性能的12阶切比雪夫(Chebyshev)高温超导带通滤波器,其中心频率为1341兆赫兹、带宽为5.035兆赫兹,可用于雷达系统.在滤波器设计中,我们用Sonnet软件对滤波器进行了仿真计算.最后滤波器在以氧化镁为衬底的双面超导薄膜上制作,衬底直径为2英寸、厚度为0.5毫米.测试结果表明,该滤波器符合设计要求,具有很好的选择性和带外抑制.     

Tunable Pair Transmission in One-Dimensional Photonic Crystals Consisting of Single-Negative Materials

We study the transmission of one-dimensional photonic crystals consisting of single-negative permittivity and single-negative permeability media by using transfer matrix method. A pair of transmission modes is found in the gap. The transmission modes are dependent only on the ratio of the thicknesses of the two alternating layers. The separation of a pair of transmission modes can be tuned by varying the thickness of the defect layer or the ratio of thicknesses of the two alternating layers.     

Plasma resonance in granular gallium films deposited on rough NACl and KCl single-crystal surfaces

Granular gallium films deposited in high vacuum on the rough surfaces of NaCl and KCl single crystals maintained at 400°C consist of two layers, in which two resonance bands are excited simultaneously. In isolated grains of the upper layer, a band at the normal electron oscillation frequency ω₀ is excited. As a result of supercooling, the grains are in the liquid state. The gallium plasma frequency calculated from the measured ω₀ and dielectric constants of NaCl and KCl coincides with that obtained by other authors by metallooptic methods. In gallium deposited on room-temperature substrates, only one resonance band is excited, with the interband absorption band superposed on its low-frequency edge.     

微波低通高阻复合材料构件的设计与性能验证

随着海洋环境武器装备隐身发展的需要, 开展具有微波低通高阻特性的复合材料构件设计与研究显得重要而迫切. 文章首先设计了一种中空六边形周期性结构, 以此为基础设计了一个由面层、中空六边形环周期层1、中间层、中空六边形环周期层2、面层组成的新型复合双层频率选择表面(FSS)结构件. 其上层FSS的结构参数为中空六边形环边长3.0 mm, 线宽度0.5 mm, 缝隙宽度0.4 mm; 下层FSS的结构参数为中空六边形环的边长3.2 mm, 线宽度0.5 mm, 缝隙宽度1.0 mm. 模拟结果表明: 该复合材料构件具备优良的低频透过性与高频屏蔽性快速转换的特性, 能够获得优异的低通高阻性能, 同时在45°范围内具备优良的角度不敏感性. 最后制备和实验验证得到了0–2 GHz低频段具有95.6%高透过性、同时在7.05–18 GHz高频段具有10 dB 以上屏蔽性能的复合材料构件, 对具有隐身特性的新型滤波电磁功能构件的研制具有重要价值.     

Broad-band band-pass filter with variable center frequency and band width

This paper describes a new type of broad-band band-pass filter in which both the center frequency and band width are variable. The filter is composed of four balanced mixers, two local oscillators, an amplifier, and high-pass and low-pass filters. The center frequency and band width can be varied by changing the frequencies of two local oscillators. The center frequency is variable in the range 2–16 GHz, and the band width in the range 20–800 MHz.     

Non-Bragg band gaps and light manipulation of composite structures with metamaterials

A review is presented of various composite structures containing double-negative metamaterials or two types of single-negative metamaterials. In particular, non-Bragg band gaps arising from phase-compensation or tunneling effects and their manipulation of light are stressed. The non-Bragg band gaps that are robust against incident directions, thickness randomness and are easily tuned by changing the structural parameters can not only expand our ability in controlling the flow of light, but also provide new mechanisms for the design of photonic devices.     

含单负特异材料一维无序扰动周期结构中的光子局域特性研究

采用传输矩阵法研究了电磁波在由单负特异材料组成的一维无序扰动周期结构中的Anderson局域(Anderson Localization)行为,分别讨论了色散和非色散两种模型.结果发现,在对应周期结构的通带位置,无序的引入对局域长度的影响较大,而在带隙位置,影响较小,几乎可以忽略.该性质与我们曾讨论的随机结构有较明显不同.导致这种局域性质的主要原因应为,光在单负材料组成的系统中的传输主要依赖于两种单负材料间的界面.在无序扰动结构中,该界面数相对于周期结构并没有减少,因此对光的传输性质影响较小,而随机结构中     

单负材料异质结构中损耗诱导的场局域增强和光学双稳态

光学双稳态的阈值取决于非线性材料中的场局域程度, 场局域越强阈值越低. 而材料的损耗是影响场局域强弱的重要因素. 之前, 人们普遍认为, 增加损耗会削弱场局域, 不利于降低阈值. 本文研究了由磁单负材料和电单负材料组成的异质结构中光学双稳态现象, 发现随着损耗的增大, 其阈值可以呈现先降后升的非单调变化. 进一步研究表明, 异质结构界面处的电磁场强度随着损耗增大呈现先降后升的非单调变化, 即增加损耗也有可能增强场局域. 研究结果揭示了场局域程度与材料损耗之间的非单调依赖关系, 为设计开发非线性功能器件提供了新的思路.     

基于Drude-FDTD算法的单负介质组合填充波导传播特性研究

提出了电单负介质和磁单负介质组合填充矩形波导结构,通过理论分析和修正的3D-Drude-FDTD算法进行数值仿真,分析了电磁波在其中的传播特性.仿真结果表明,新结构波导中存在异于传统介质填充波导的亚波长导模,且传播常数基本不随频率的变化而变化,可以用于宽带微波器件和天线的设计. 关键词： 单负介质 传播常数 截止频率 时域有限差分法     

含单负材料的一维光子晶体的杂质模

采用转移矩阵的方法研究了含单负材料的一维光子晶体中掺入双层正常材料杂质时杂质模频率的变化问题.研究结果表明,杂质模频率与晶格常量的标度无关,且对晶格常量的涨落很不敏感.同时,通过增加杂质层厚度及层数发现,杂质模频率随之减小,而它的变化率随之增加,且杂质模消失在低频带边的速度会越来越快.