单面柱局域共振声子晶体低频带隙特性分析及结构改进研究

基于有限元法对单面柱局域共振声子晶体进行带隙特性分析,研究了结构参数对该类型声子晶体的影响。结果表明:随着散射体高度的增加,单面柱声子晶体的第一完全带隙的起始频率逐渐降低,带宽逐渐增大;随着基板厚度的增大,单面柱声子晶体的起始频率逐渐升高,截止频率先增大后减小。并且在经典单面柱声子晶体的基础上,组合了两种新型的三组元单面柱声子晶体结构:嵌入式单面柱声子晶体(以下简称结构Ⅰ)和粘接式单面柱声子晶体(以下简称结构Ⅱ)。通过对其带隙特性的分析得出:这两种新结构与经典的单面柱声子晶体相比,都具有更低频的带隙,这对于低频减振降噪是非常有利的。本文的结果将对实际的工程应用提供一定的理论指导。     

基于二维材料WX_2构建的范德华异质结的结构和性质及应变效应的理论研究

二维材料过渡金属硫属化物(TMDs),因其优越的物理化学特性及其在光电子器件、光催化等领域的潜在应用价值,得到了人们的广泛关注。基于TMDs材料可以构建具有不同性能的范德华(vdW)异质结,但构建的异质结由于其固有的能带带隙大小限制了其在全光谱上的响应,因而对其能带带隙调控变得十分重要。本文基于第一性原理方法系统地研究了WX_2 (X=S, Se, Te)从单层到体相的结构和性质,以及由此组装的vdW异质结构WS_2/WSe_2、WS_2/WTe_2和WSe_2/WTe_2的结构和性质以及应力应变对异质结构的能带带隙的影响。结果表明:结合HSE06泛函和自旋轨道耦合(SOC)效应的计算方案可以精确描述WX_2体系;异质结构WS_2/WSe_2,WS_2/WTe_2和WSe_2/WTe_2呈现type-II能带分类;在施加单轴或双轴的应力应变后,能带带隙大小发生相应改变,当晶格形变大于4%后,异质结构由半导体特性变成具有金属性。这些研究为光电子器件的设计提供了重要的指导意义。     

基于导模共振滤波器的波长可调谐垂直腔面发射激光器的研究

基于光栅层控制光波传播耦合波方程,设计了能够实现共振波长可调谐的亚波长光栅导模共振滤波器.通过调谐空气层的厚度,滤波器可以实现波长75nm的调谐,线宽均小于或等于1nm.将共振波长可调谐滤波器与中心波长为1.55μm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)集成,形成了激射波长可调谐VCSEL.研究发现激射波长调谐范围与共振波长可调谐滤波器相同,而且在相同空气层厚度下,激射波长可调谐VCSEL的激射波长和共振波长可调谐滤波器的共振波长相同.该VCSEL不仅可以选择激射波长还可对输出横向模式进行选择.     

基于科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器

太赫兹滤波器是太赫兹通信、太赫兹成像和太赫兹检测等太赫兹应用系统中不可或缺的功能器件。按照不同的分类方式,滤波器有不同的种类,常见的按照选频功能可分为高通滤波器、低通滤波器、带阻滤波器和带通滤波器。为了实现在太赫兹波段的滤波效果,世界各地的研究人员利用不同的结构、材料和控制方式实现了功能各异的太赫兹滤波器,但是考虑到设计的器件要应用到太赫兹系统中,成本低廉、结构简单、性能优越的太赫兹滤波器一直是研究人员的追求。分形概念自提出以来在很多研究领域都有了快速发展,但是在太赫兹波段的应用还不是很常见,特别是应用于太赫兹功能器件的设计。引入分形中科赫曲线的概念设计并制备了一种新型的太赫兹带通滤波器,该滤波器是在金属薄膜上刻蚀出科赫曲线分形结构,当太赫兹波垂直入射到该滤波器时候实现了在太赫兹波段的窄带滤波。在滤波器的设计过程中,追求理论与实验相结合,首先在电磁仿真软件中建立科赫曲线分形结构滤波器模型进行计算,探究分形结构应用于太赫兹波段进行滤波的可行性,在进行多次计算之后得到优化后的尺寸和结构,然后根据优化后的尺寸加工出科赫曲线分形结构太赫兹滤波器样品,并且将样品放在太赫兹时域光谱系统中进行实验测量,得到实验数据后与仿真结果进行比较。在仿真中利用了时域有限差分法模拟科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器的传输特性,优化后的仿真结果表明:滤波器的谐振频率为0.715 THz,透射系数能够达到0.92,-3 dB带宽为21.9 GHz,将仿真得到的散射参数进行S参数反演得到了太赫兹滤波器样品的电磁参数,这在理论上分析了太赫兹波在谐振点处产生透射增强的原因。利用飞秒激光微加工系统制备了尺寸优化后的科赫曲线分形结构太赫兹带通滤波器样品,然后使用太赫兹时域光谱系统对样品的传输特性进行测试,对实验得到的时域数据进行快速傅里叶变换之后得到频域数据,再把频域数据进行归一化处理后与之前的电磁仿真结果进行对比,发现实验测得的结果与电磁软件仿真得到的结果较为吻合。     

一带一路背景下企业地域影响力发展的规划研究

面对一个分布在新地理区域的新市场,合理规划区域服务影响力的发展战略对企业至关重要。本文假设企业的服务影响力在地理区域上的发展可以用其地理上分布的立足点来表示。单个立足点覆盖有限范围内的地理区域,并且在一个特定时刻用所有立足点所覆盖地理区域的总和来表示企业该时刻的发展状态。由于资源限制,企业对经济发展迅速的区域的覆盖必须在一定时间内逐步完成。因此,在发展时期内如何确定立足点的位置并使其位于知名城市中,是企业管理者亟待解决的问题。针对这个问题,本文首先基于时间序列预测方法建立了区域经济指标评估模型;然后使用集合覆盖理论提出了以成本和满意度为目标的选址优化模型并使用分支定界算法求解该模型;最后,使用从“一带一路”地区收集的数据对模型进行了检验。结果表明,该方法对有相关问题的企业具有较大的参考价值。     

折叠半模基片集成波导在滤波器和均衡器中的应用

提出了一种数学建模方法用来分析折叠半模基片集成波导(FHMSIW)结构的场分布。基于多线理论首次计算了FHMSIW结构的衰减常数和相位常数，验证其与传统波导和基片集成波导的等效性。提出了FHMSIW结构具有高通特性和带阻特性，同时该结构的上下层具有近似奇对称的性质。通过在FHMSIW结构的中间金属层蚀刻缝隙或者添加金属过孔，就可以实现器件由带通到带阻的性能转换，给出了FHMSIW结构带阻、带通特性的产生和变换机理。利用其独特的性质，分别设计了等效HMSIW四分之一谐振枝节加载的FHMSIW均衡器和FHMSIW带通滤波器，设计的FHMSIW均衡器无需附加额外的馈电机制。测量结果显示出器件具有良好的性能，与仿真结果具有很好的一致性。相比于其他的平面电路，该设计的结构具有小型化、低损耗以及高Q值等优势。     

高活性氧化亚铜薄膜材料的绿色合成研究

本文采用一步脉冲雾化化学气相沉积法在250℃下制备了氧化亚铜薄膜催化剂.实验研究了前驱体中掺杂水对氧化铜薄膜表面形貌、拓扑结构、表面成分和光学特性的影响规律.结果表明所制得的催化剂为纯相的氧化亚铜.前驱体溶液中掺杂水会导致氧化亚铜的晶粒变小,从而使得共光学能隙从2.16 eV降至2.04 eV.原子力显微镜结果表明随着水的加入,氧化亚铜的表面粗糙度降低,表面更加均匀.此外,利用密度泛函理论计算得到了水和乙醇在氧化亚铜薄膜表面的吸附和反应特性,并提出了氧化亚铜的形成机理.本文开发了一种低成本且实际可行的薄膜制造方法,该方法在太阳能电池和半导体等领域具有潜在应用.