色散介质电磁特性时域有限差分分析的Newmark方法

根据Debye模型、Drude模型和Lorentz模型3种常见色散介质模型频域极化率的特点,利用频域到时域的转换关系jω→?/?t,将极化矢量P与电场强度E的频域关系转换成时域内关于P的二阶微分方程,其对3种色散介质模型皆适用,具有统一的形式.然后采用相比于中心差分具有更高精度的Newmark两步算法(Newmark-β-γ法)求解该方程,进而得到E→P的递推公式,再结合本构关系得到D→E的时域递推式.实现了色散介质电磁场量的时域有限差分迭代计算.数值计算结果表明该方法是适用于3种色散介质模型的通用算法,并且相比于移位算子时域有限差分方法等以中心差分为基础的离散方案具有更高的计算精度.     

前驱体组装高水热稳定性介孔分子筛MSU-S

采用硅铝基微孔分子筛前驱体,组装合成出高水热稳定性的介孔分子筛MSU-S,并采用XRD、SEM、FT-IR、BET等考察了硅铝基前驱体的晶化时间对MSU-S有序度和水热稳定性的影响.结果表明,利用晶化一定时间的前驱体,可以组装出有序度高、水热稳定性好的介孔分子筛MSU-S,该分子筛经800℃水热处理2 h后,还可以保留完整的介孔结构.     

势模型中排序问题的初步研究

由动量空间计算得到的夸克和反夸克之间的散射振幅推导坐标空间等效势时,总要出现算符排序问题,这是一个量子力学中长期存在而又未能得到很好解决的重要问题.以重夸克偶素中常用的Cornell势为例,重新进行了研究,给出了一些初步的结果.指出即使考虑了厄米性的要求,各种排序方案仍然会导致有很大差别的数值结果,会严重影响谱的拟合精度.对这些结果的意义及其相关问题作了一些讨论.     

一类环的结构

设Ｒ是一结合环，Ｎ表示Ｒ的所有幂零元形成的集合．本文证明了：定理如果环Ｒ满足条件：对于任意ｘ_１…，ｘ＿ｋ∈Ｒ，存在依赖于ｘ_１，…，ｘ_k的字ω_１＝ω_１（ｘ₂，…，ｘ_k）和ω₂＝ω₂（ｘ_１，…，ｘ_k-１）满足｜ω_１｜ｘ_k＞１，｜     

弱电离尘埃等离子体层反射与透射的SO-FDTD方法分析

将弱电离尘埃等离子体复介电常数表示以jω 为自变量的分式多项式形式, 利用移位算子时域有限差分(SO-FDTD)方法, 给出了弱电离尘埃等离子体频域本构关系的时域形式. 推导了弱电离尘埃等离子体电磁特性的时域递推关系式. 用SO-FDTD方法计算了弱电离尘埃等离子体层的反射和透射系数, 分析了尘埃粒子浓度和尘埃粒子半径的变化对反射系数和透射系数的影响. 结果表明: 有尘埃粒子时的反射系数比没有尘埃粒子时反射系数小, 而透射系数要比没有尘埃粒子时的透射系数大; 当尘埃粒子浓度或尘埃粒子半径增大时, 其反射系数均减小.     

一种处理色散介质问题的通用时域有限差分方法

色散介质的介电系数是频率的函数,使本构关系在时域成为卷积关系.这就给用时域有限差分方法计算色散介质中波的散射和传播带来了困难.现有算法往往要针对不同色散介质模型推导相应的递推公式,算法的通用性较差.本文完善和发展了移位算子-时域有限差分方法,使之成为一种处理色散介质电磁问题的通用方法.首先,证明了常见的三种色散介质模型(德拜模型、洛伦兹模型和德鲁模型)的介电系数均可以写成适于移位算子法计算的有理分式函数形式.然后,用/t代替jω,过渡到时域,再引入时域移位算子z_t代替时间微分算子来处理有理分式函数形式的介电系数,给出离散时域本构关系的表示式,进而导出时域有限差分方法当中电位移矢量和电场强度之间的关系.最后,计算了几种色散介质的电磁散射,数值结果表明了本文方法和程序的通用性和正确有效性. 关键词： 时域有限差分方法 色散介质 移位算子     

基于移位算子时域有限差分的色散薄层节点修正算法

提出了一种时域有限差分（FDTD）计算中色散介质薄层问题处理的新算法.对于厚度小于一个元胞尺度的电小尺寸色散介质薄层问题,采用将元胞内电位移矢量和磁感应强度加权平均的方法,求得薄层所在元胞内修正点处的等效介质参数.然后根据常见色散介质模型,包括Debye模型、Lorenz模型、Drude模型等,介电常数和磁导率可以表示为jω分式多项式的特点,结合频域到时域的转换关系（即用/t代替jω）和移位算子方法得到了修正点处的时域本构关系,进而获得时域递推计算式.数值结果表明,该方法具有通用、节省计算时间、节省内存和计算精度良好等优点.     

各向异性有耗介质板介电系数和电导率的反演

简述了各向异性介质FDTD方法，并用FDTD方法分析了三维各向异性有耗介质板的瞬态后向散射.根据各向异性介质板后向散射与入射电磁波极化方向有关的特点，利用其后向RCS的谐振特性和后向散射场的时域波形特点反演有耗介质板的横向介电系数和电导率.数值模拟结果表明本反演方法可行，且方便、快捷. 关键词： 各向异性板 FDTD方法 有耗介质 谐振 反演     

用于纳米粒子检测的双环谐振器

设计了一种可以探测单个纳米粒子的光学传感器结构,该结构由双环、双环间耦合区的通孔和直波导构成,并引入了Fano效应,进一步增强了粒子在光场中出现时的光耦合场变化.当纳米粒子穿过两个微环间的通孔时,其耦合系数和输出端的光强均发生变化,提出了一种基于双环谐振器结构的高精度耦合系数传感方法,通过检测双环谐振器耦合系数和输出端光强的变化对单体纳米粒子进行精确检测和计数.理论计算结果表明,在损耗为1 dB/cm的情况下,与单环结构相比,双环结构的灵敏度提升了两个数量级.该双环结构在减小波导损耗的同时有效提升了检测灵敏度.     

基于目标三角面元模型生成FDTD共形网格的方法

 提出了一种基于目标三角面元数据的FDTD共形网格生成方法，该方法通过投影求交计算得到目标表面各三角面元与网格线的交点，将每条网格线与三角面元的交点按坐标进行排序，根据交点的坐标及其编号的奇偶性确定FDTD共形网格的位置，并生成相应的共形FDTD计算所需的元段长度。结合处理理想导体曲面的CFDTD方法修正共形网格上的磁场递推式。数值结果证实了共形网格生成方法的正确性和在提高FDTD方法计算精度方面的有效性。