低插损平坦谱响应阵列波导光栅解复用器优化设计

通过在输入波导与输入平板波导之间加入一种模式转换结构,获得了一个具有平坦光谱响应,低插损,光谱响应对称的阵列波导光栅型波分复用器,该模式转换结构由一个与输入波导的输出端连接的第一锥形波导,一个与此锥形波导输出端连接的细直波导,一个与细直波导输出端连接的第二个锥形波导以及一个连接输入平板波导和第二个锥形波导的梯形波导组成,通过优化设计梯形波导和第二个锥形波导的形状可以获得较宽的1dB通带带宽和较低的插损,同时光谱响应具有非常好的平坦性,而且通过对第一个锥形波导和细直波导的优化设计,在不引入明显的额外插损的条件下,能大大减小由于输入波导的弯曲引入的光谱响应的不平坦.     

光子晶体波导与微谐振器耦合特性的研究

在利用耦合模理论(CMT)研究了谐振器与波导之间耦合工作特性的基础上,在二维正方格子光子晶体中设计了两种对称的带有5×5微谐振器的弯折波导。采用时域有限差分法(FDTD)研究了波导的传输特性,结果表明:通过改变微谐振器中心缺陷柱半径大小,波导与微谐振器之间引入了不同的耦合谐振模式,得到了9个通带;这两种波导结构都具有窄带通的特性,其带通频率随微谐振器缺陷柱半径增加向低频移动;微谐振器相同时,侧向耦合波导输出端口通带中心频率强度衰减较直接耦合波导的小,实现了波导与谐振腔之间更强的耦合作用。这两种微型波导均可作为信号处理接口,用于窄带滤波及网络互连器件设计,在光通信、集成光路、光谱传感等领域具有潜在应用价值。     

内外开槽同轴潘尼管波导传播特性

 推导了内外开槽同轴波导和外开槽圆波导的特征方程。数值模拟了内外开槽同轴波导及外开槽圆波导中2π模式的传播特性,研究了开槽深度与截止波数的关系及内外开槽潘尼管频率与各个半径之间的关系。结果表明：内外开槽同轴波导的特征值随内开槽深度的增加而增大,随外开槽深度的增加而减小;内槽半径对频率的影响很小,外槽半径起主要作用。     

基于沙漏形人工表面等离激元和交指电容结构的双频滤波器设计

本文提出了一种在共面波导(coplanar waveguide,CPW)上加载沙漏形人工表面等离激元(spoof surface plasmon polaritons,SSPPs)和交指电容结构的双通带滤波器.首先,在共面波导传输线上引入了沙漏形SSPP单元结构和交指电容结构,以获得高分数带宽、低插损的通带特性.然后,通过加载交指电容环路谐振器激发陷波,形成双通带滤波器.仿真结果表明,所提出的双通带滤波器具有良好的上边带抑制和双通带滤波性能.两个通带的相对带宽分别为46.8%(1.49—2.40 GHz)和15.1%(2.98—3.63 GHz),可在4.77—7.48 GHz的范围内实现超过—40 dB的抑制,且可通过改变相应的结构参数独立调控两个通带的上、下截止频率.为深入了解双通带滤波器的工作原理,给出了相应的色散曲线和电场分布、LC等效电路分析.最后,根据优化后参数数值,加工出滤波器原型实物.实验结果与仿真结果吻合良好,由此表明提出的双通带滤波器在微波频率的集成电路应用中具有重要意义.     

同轴波导环形相对论电子束空间极限电流

得到了1维条件下电子均匀分布时,环形电子束在同轴波导内轴向传输的空间极限电流解析表达式。通过讨论解析式在薄电子束和波导内导体半径为0等极限条件下的近似情况,分析了其合理性。在电子束非均匀分布的条件下,对空间极限电流进行了数值求解,并与解析计算结果进行了比较。理论研究表明:环形电子束在同轴波导内具有较圆柱波导内更高的空间极限电流,而且当电子束靠近波导壁时,空间极限电流会显著提高。     

二维磁振子晶体中线缺陷模的性质及其应用

在超原胞近似下, 利用平面波展开法数值计算了含线缺陷结构的二维磁振子晶体带结构及缺陷模的磁化强度场分布. 研究结果表明, 线缺陷结构的引入会在禁带中产生一个小范围的通带, 即产生线缺陷模. 该模式的存在可使自旋波沿着线缺陷结构的方向传播, 利用此性质含线缺陷结构的二维磁振子晶体材料可作为自旋波导波器件的制作材料. 关键词： 磁振子晶体 线缺陷 波导     

利用金属贴片电磁带隙结构在金属波导中创建准横电磁波

为解决准横电磁(TEM)模波导工作带宽较窄的问题,提出采用金属贴片电磁带隙(EBG)结构在金属波导中创建准TEM波.通过理论分析和数值计算,研究金属贴片EBG结构创建准TEM波导对展宽带宽、改善传输特性和增强准TEM波电场分布均匀性的作用.模拟结果表明,在频率14 GHz附近,金属贴片EBG将TE₁₀模成功转换成准TEM模,转换带宽达到1.7 GHz,且在波导横截面83.9%的面积上电场分布均匀性达到84.7%. 关键词： 电磁带隙 金属贴片电磁带隙结构 磁导体 准横电磁模波导     

THz波段渐变波导中的多模传输特性

 根据耦合波理论,推导出轴对称渐变波导中, 考虑波导壁损耗时的多模传输时域耦合波方程组,并给出该方程组中各模式间耦合系数的具体表达式。据此编写了渐变波导中多模传输特性数值模拟程序。利用该程序计算了在THz波段圆波导中的模式衰减,在THz波段研究波导中的多模传输特性时,必须考虑波导壁的阻抗损耗影响。数值分析了直波导中的模式耦合问题,从而证实了波导壁有限电导率能产生模式耦合这一耦合机制。介绍了利用该程序数值分析波导耦合器和过渡器中多模传输特性的两个例子,利用该程序可对波导耦合器和过渡器中的多模传输特性进行数值模拟分析,进而对结构进行设计和优化。     

渔网电磁超介质左手通带的超常透射及其电场增强效应的数值研究

本文利用电磁场数值模拟方法研究了分布矩形孔阵列的"金属-电介质-金属"三明治渔网电磁超介质在其左手通带发生的超常透射现象和不同模式激发下的电场增强效应。结果证实左手通带紧邻的超常光学传输峰源于波导共振模式,利用超常传输效应可以有效降低电磁超介质的损耗,提高左手性能;波导共振模和左手通带对应的反对称磁模能够分别在孔洞和金属夹层区域激发超过11倍的增强电场,因此渔网电磁超介质结构在表面增强光谱和传感等方面也具有潜在应用价值。     

自均衡相位特性的超导滤波器小型化设计

提出了一种具有多个传输零点的高温超导滤波器小型化设计方法。该滤波器由十个慢波交叉指结构谐振器和三个自均衡CQ跨线结构组成,其中一个CQ结构通过产生一对实轴上的传输零点实现相位均衡,另外两个CQ结构通过产生两对虚轴上的传输零点实现滤波器的高频率选择性。滤波器中心频率为1,720MHz,带宽为10MHz,通带外陡峭度为40d B/MHz,通带内回波损耗为23d B,且在60%的通带内具有平坦的群时延响应。在Mg O衬底上采用DBCO高温超导薄膜制作十阶超导滤波器,并在77K温度下进行测试,最终得到了良好的带外抑制性能和平坦的群时延特性。测试结果与仿真结果基本一致,说明所提出的设计方法是有效的。     

波纹误差对同轴布拉格结构反射特性的影响

利用模式匹配法建立了分析波纹参数具有随机误差的矩形槽同轴布拉格结构反射特性的理论模型,并以一个以基模(TEM)工作于220GHz附近的矩形槽同轴布拉格结构为例,研究了矩形凹槽的深度、宽度、周期长度以及位置的随机误差对其反射率频率响应的影响。数值模拟结果表明:在给定的误差范围条件下,凹槽宽度与位置的随机误差对该结构的反射性能影响较小,而凹槽深度与周期长度的随机误差是影响结构反射特性的主要因素,因此在结构的加工制备过程中应视器件性能要求严格控制两者的制造公差。     

Effect of Eccentricity on Transmission in a Coaxial Bragg Structure

In practice a coaxial Bragg structure always has an eccentricity between the outer-wall and inner-rod axes. Numerical simulations are carried out to analyze the effect of the eccentricity on the transmission in a coaxial Bragg structure. Results demonstrate that the effect of the eccentricity is minimized and becomes negligible when the phase difference between the outer and inner corrugations is π, no matter if the eccentricity is parallel or oblique.     

倾斜偏心对同轴波导TEM模式性能的影响

 采用CST微波工作室软件,数值模拟了内外导体轴线偏心对同轴波导TEM模式性能的影响。结果表明：随着倾斜偏心度的逐渐增大,倾斜偏心同轴波导的S₂₁参数和电场的幅值减小,但减小的幅度不是很明显,不会影响同轴波导的正常工作。但是,当偏心度增大到1°时,同轴波导TEM模式的端口电场分布云图与无偏心相比发生了很大的变化,可能导致同轴波导不能正常工作。     

结构偏心对开放式同轴谐振腔性能的影响

 采用CST微波工作室软件,数值模拟了内外导体轴线偏心对开放式同轴谐振腔的影响。结果表明：不管是内外导体的轴线发生平行偏心,还是倾斜偏心,都引起开放式同轴谐振腔的谐振频率、品质因数和场振幅实质性下降;其中,倾斜偏心产生的影响比平行偏心更为严重。     

Tailoring Chirped MoirÉ Fiber Bragg Gratings for Wavelength-Division-Multiplexing and Optical Code-Division Multiple-Access Applications

The design and fabrication of chirped Moiré fiber Bragg gratings (CMGs) are presented, which can be used in either (1) transmission as passband filters for providing wavelength selectivity in wavelength-division-multiplexed (WDM) systems or (2) reflection as encoding/decoding elements to decompose short broadband pulses in both wavelength and time in order to implement an optical code-division multiple-access (OCDMA) system. In transmission, the fabricated CMGs have single or multiple flattened passbands (< 0.5 dB ripple) and exhibit > 12 dB isolation and near constant in-band group delay. It is shown that these filters do not produce any measurable dispersion-induced power penalties when used to provide wavelength selectivity in 2.5 Gbit/s systems. It is also demonstrated how CMGs can be used in reflection to encode/decode short pulses from a wavelength-tunable mode-locked Er-doped fiber laser.     

带有锥度结构的同轴开槽布拉格反射器研究

本文提出在Kα波段圆柱过模结构绕射辐射器件(RDG)中引入一种带有锥度结构的同轴内开槽布拉格反射器.采用复功率守恒技术(CCPT)对该反射器的频率响应特性进行分析.研究了相位匹配段长度,波纹槽深及锥度对反射器频率响应特性的影响,分析了波纹初始相位对反射器选模特性的影响,发现该反射器具有良好的模式选择特性.本文的研究工作为同轴Bragg反射器结构的研究提供了重要的理论分析手段. 关键词： 同轴Bragg反射器 频率响应特性 复功率守恒 绕射辐射振荡器     

Analysis of the Chirped Super Moiré Gratings Based on Acousto-Optical Superlattices

There are multiple passbands in a chirped Bragg grating based on acousto-optic superlattice. The structure can be regarded as an acousto-induced super Moiré grating (AI-SMG). The analysis shows that the passbands of the AI-SMG are produced by several pairs of neighboring chirped gratings. With suitable structure parameters selected, the passbands can be non-larenzian-shape, narrow flat-top, with ripple less than 0.5dB and steep slope. The devices can be used as tunable narrow-band multichannel transmission filters. This analysis is useful for the designs and applications of the devices.     

复合结构偏心对同轴波导电磁特性的影响

采用三维电磁仿真软件CST Microwave Studio,数值模拟了内外导体轴线复合结构偏心对同轴波导电磁特性的影响。结果表明:当内外导体的轴线同时存在平行偏心和倾斜偏心时,改变了波导的边界条件,从而导致同轴波导的S21参数和电场幅值实质性下降。随着复合结构偏心程度的加剧,同轴波导的S21参数和电场幅值减小越大。同时,复合结构偏心比平行偏心或倾斜偏心单独存在时对同轴波导电磁性能的影响更大。因此,在同轴波导的实际制作过程中,应尽力避免发生复合结构偏心。     

同轴波纹返波管色散特性研究及粒子模拟

 计算了同轴波纹慢波结构的色散特性，分析了波纹周期长度、波纹幅值大小以及同轴内导体半径对慢波结构色散特性的影响。研究表明内导体的存在使系统截止频率升高,系统尺寸可比普通波纹波导慢波系统更大, 并且可以采用大半径电子注并工作在低磁场状态。运用Magic软件对同轴波纹返波管进行了数值模拟, 发现同轴波导内场分布有利于注波互作用,在数值模拟基础上设计出高效率、低磁场的非均匀同轴波纹返波管,互作用效率达60%,聚束磁场小于1 T。     

Loss coefficients for blazed waveguide corrugations

The coupling between bound modes of a corrugated dielectric-slab waveguide and modes of the radiation continuum is analysed by a perturbation method. Loss coefficients that account for the power coupled into radiation modes by any Bragg order of corrugations with an arbitrary profile are determined for the bound modes. Agreement is found with published results for sinusoidal profiles. The proportion of power coupled out through each dielectric interface of the slab waveguide is also determined. When the corrugation has an asymmetric (blazed) profile and coupling to radiation modes is by the first Bragg order, more power can be coupled out through one interface than the other, even if the refractive indices of the cladding regions are equal. If the coupling is by a higher Bragg order, then the division of power can be considerably more unequal than for first-order coupling, with the greater proportion leaving the side of the waveguide opposite to that for first-order coupling. The ratio of the power coupled out the two sides varies cyclically with radiation wavelength.