集成光波导直流电场传感器设计与实现

针对集成光波导电场传感器无法直接对直流电场响应的问题,基于场磨式电场传感器的基本原理,研制了一种由直流电机、屏蔽电极、集成光波导和感应电极构成的直流电场传感器,其体积为87.5 mm×58.5 mm×17.5 mm.推导给出了集成光波导直流电场传感器的工作原理,利用COMSOL软件构建了传感器的三维仿真模型,仿真得出了...     

聚酰亚胺电导率随温度和电场强度的变化规律

介质深层充电对航天器安全运行构成了重大威胁.以聚酰亚胺为代表的此类聚合物绝缘介质的电导率受温度影响显著,又因为充电过程中局部产生强电场(10~7V/m量级),因此,其电导率模型需要综合考虑温度和强电场的影响,这对介质深层充电的仿真评估意义重大.已有的两类模型,不是低温区间不适用,就是没有充分考虑强电场的影响.基于跳跃电导理论,本文分析对比了现有电导率模型,提出了适用于较宽温度范围且合理考虑强电场增强效应的电导率新模型,并采用某型聚酰亚胺电导率测试数据做出验证.此外,为了提高新模型在强电场下的低温适用范围,尝试对强电场因子中的温度做变换,取得了满意的效果.参数敏感度分析表明新模型在电导率拟合与外推方面具有参数少、适用性强的优势.     

基于电荷守恒定律的航天器内带电三维仿真简化模型

仿真模拟是开展航天器内带电风险评估的重要方法之一.基于电荷守恒定律,建立了内带电电位和电场三维计算模型,给出了模型的一维稳态和瞬态求解算法及二维和三维求解方案,设计了迭代算法来解耦电导率与电场强度,并分析了该迭代算法的收敛性;运用有限元算法和局部网格细化,该模型具有方便考察关键点处电场畸变的优势;与现有的辐射诱导电导率模型对比分析,新模型更适合内带电三维数值计算;与实验数据对比,验证了内带电三维计算模型的正确性.为解决航天器内介质带电评估问题提供了手段.     

改善多层电光聚合物调制器直流弛豫的一种简单方法的分析与模拟

电场分布和直流漂移对多层电光聚合物调制器的器件稳定性和极化效率有着重要的影响.本文由电磁场理论建立出等效电路模型,分析结果表明多层聚合物调制器的稳态直流场分布取决于材料的电特性;材料的弛豫时间常数τ(τ=∈/σ₂,其中σ是电导率,∈是介电常数)是最大程度上消除直流场弛豫的关键.当外加直流电压时,波导层的场分布由初态到稳态指数变化,这一过程由波导层和覆盖层的弛豫时间差决定.当两者相差为零时,弛豫消失.但在实际工艺中很难作到这一点,为此,本文经过分析、模拟,提出一种简单的“自抑制”机制,能够很好地改善多层电光聚合物调制器设计中的直流漂移问题.     

外加电场对光折变高阶响应影响的微扰分析

应用微扰展开法了“跳跃模型”给出了空间电荷场前三阶分量随时间，外加电场等变化的解析表达式，同时讨论了外加电场对各阶空间电荷场建立的影响，当扩散与外加电场可比拟时，外加电场对空间电荷场的影响不大，随着空间电荷场阶数的提高，其达到最大饱和值所需的外加电磁越小，在外加电场作用下，空间电荷场各阶分量随时间呈振荡衰减，直到达到饱和，外加是场越大，振荡越强烈，周期越短，在考虑高阶分量的贡献后，空间电荷场的振荡     

外加交变电场对光折变基频空间电荷场瞬态特性的影响

利用“跳跃模型”讨论外加交变电场（包括正弦和方波电场）对光折变基频空间电荷建立的影响,给出了空间电荷场基频分量随时间、外加交流电场振幅频率等变化的通解表达式。发现基频空间电荷场虎部和实部的振荡频率分别是外加交流电场振荡频率的两倍和一倍。当外加交变电场频率较大时光折变光栅是相移型的。这和基于“带导模型”给出的数值结果相符。     

电磁轨道发射器的模型化研究方法北大核心CSCD

为了更高效地对电磁轨道发射进行大量的实验研究,分析改进了使用中小口径发射器作为研究对象的模型化研究方法。考虑到材料属性等实验条件的可行性,对电磁轨道发射器进行模型化,分析其电磁场、温度场等物理场以及速度、带载能力等性能指标,提出较为可行的模型化研究方案,并利用Ansoft Maxwell等软件对瞬态情况下的发射器三维模型进行仿真验证。理论推导和仿真结果表明:电磁轨道发射器的模型化研究方法有很多种,在大口径原型发射器中采用电导率相对较低的材料,即可实现与现有的、采用电导率较高材料的中小口径发射器的物理场匹配,且保证速度和单位体积带载能力相同。     

KTa_(1-x)Nb_xO_3:Cu晶体中直流空间电荷场的进一步研究

分别用扩束光和一束写入光对KTa_(1-x)Nb_xO_3:Cu(X=0.32)晶体中的光折变栅进行擦洗,通过不同的擦洗效果,进一步论证了在写入过程中除了形成周期分布的空间电荷场之外,同时还形成了直流空间电荷场.并对直流空间电荷场被擦洗的动态过程进行了详细研究.此外,在写入之前利用一束均匀光照射在外加电场作用下的KTa_(1-x)Nb_xO_3:Cu晶体,研究了直流空间电荷场的形成对衍射信号强度的影响.     

单轴晶体包层啁啾光纤光栅中电光效应和弹光效应的理论研究

提出了以单轴晶体材料为包层,光轴平行于光栅主轴(z轴)的新型啁啾光纤光栅模型,应用耦合模理论和传输矩阵方法在理论上分析了该类光纤光栅中的电光效应和弹光效应,理论研究发现在包层施加沿光栅轴向的电场和应变场可以改变布拉格波长和反射谱。得到了3种不同单轴晶体为包层时布拉格波长λB和反射光谱随外加电场和应变场变化的曲线。研究结果表明当轴向外加电场从1×107V/m变化到8×107V/m时λB减小0.12nm,当外加应变场从0变化到0.04时,λB减小0.45nm。     

外加条件对量子点红外探测器暗电流特性的影响

考虑微米尺度和纳米尺度下电子传输对激发能的共同影响,基于电子漂移速度对外加电场的依赖,研究外加电场和外加温度对量子点红外探测器暗电流特性的影响.结果表明:外加电场在0~25kV/cm范围内时,暗电流模型和实验数据变化相吻合.暗电流随着外加电场的增加而增加,并且当外加电场小于6kV/cm时暗电流增加迅速,而当外加电场大于6kV/cm时暗电流增加缓慢.暗电流随着外加温度的增加迅速增加.该研究为量子点红外探测器的优化设计和性能提高提供了理论参考.     

光折变聚合物PVK∶5CB∶C_(60)中生色团动态取向的研究

考虑到聚合物基体对生色团的取向的阻尼作用 ,以及外电场对生色团的极化作用 ,在已有的生色团气体取向模型基础上 ,建立了非气体取向模型 .并利用数值计算方法求解了这一非气体取向模型方程 .讨论了外加电场、温度对生色团取向的动态过程和稳态分布的影响 ,比较了两模型的计算结果 .采用椭圆偏振法 ,测量了光折变聚合物PVK∶5CB∶C60 中的生色团 5CB在聚合物基体PVK中动态取向过程 .给出了生色团的稳态和动态取向参量随外加电场和温度的变化关系 .理论与实验的比较 ,进一步证明了非气体取向模型的合理性     

磁性液体的介电特性

在外加磁化场的作用下,磁性液体的介电特性表现出与一般物质所不同的新效应——磁电方向效应,即介电常数不但依赖于外加磁化场的大小,而且还依赖于外加磁化场与电场之间的相对方向。根据实验观察到的磁性液体中的磁性颗粒呈球形,在外加磁化场的作用下,磁性颗粒呈长链形分布的这一实验事实,我们用长链模型进行理论分析,合理地解释了磁电方向效应。理论与实验结果符合。 关键词：     

石墨烯量子磁输运性质的电场效应

最近研究发现石墨烯在一维周期性电学或磁学调制势下,其扩散电导率会出现Weiss振荡.本文进一步探索了面外加垂直磁场和面内加横向电场以及一维周期性弱调制电学势的多场耦合作用下,石墨烯的量子磁输运性质,结果表明:Weiss振荡振幅和电导率数值都随着静电场的增加而增加.有趣的是,当电场与磁场的比值达到某一临界值,即β_1=E/(ν_F·B)=1时,输运电导率的Weiss振荡突然消失.这一奇特现象在传统的二维电子气体中是不存在的,因此可以归因于石墨烯载流子外加电磁场的反常相对论性能谱.     

石墨烯量子磁输运性质的电场效应

最近研究发现石墨烯在一维周期性电学或磁学调制势下, 其扩散电导率会出现Weiss振荡. 本文进一步探索了面外加垂直磁场和面内加横向电场以及一维周期性弱调制电学势的多场耦合作用下, 石墨烯的量子磁输运性质, 结果表明: Weiss振荡振幅和电导率数值都随着静电场的增加而增加. 有趣的是, 当电场与磁场的比值达到某一临界值, 即时, 输运电导率的Weiss振荡突然消失. 这一奇特现象在传统的二维电子气体中是不存在的, 因此可以归因于石墨烯载流子外加电磁场的反常相对论性能谱. 关键词：石墨烯; 静电场; Weiss振荡; 磁输运性质     

石墨烯量子磁输运性质的电场效应

最近研究发现石墨烯在一维周期性电学或磁学调制势下, 其扩散电导率会出现Weiss振荡. 本文进一步探索了面外加垂直磁场和面内加横向电场以及一维周期性弱调制电学势的多场耦合作用下, 石墨烯的量子磁输运性质, 结果表明: Weiss振荡振幅和电导率数值都随着静电场的增加而增加. 有趣的是, 当电场与磁场的比值达到某一临界值, 即时, 输运电导率的Weiss振荡突然消失. 这一奇特现象在传统的二维电子气体中是不存在的, 因此可以归因于石墨烯载流子外加电磁场的反常相对论性能谱. 关键词：石墨烯; 静电场; Weiss振荡; 磁输运性质     

光折变聚合物PVK∶5CB∶C60中生色团动态取向的研究

考虑到聚合物基体对生色团的取向的阻尼作用,以及外电场对生色团的极化作用,在已有的生色团气体取向模型基础上, 建立了非气体取向模型.并利用数值计算方法求解了这一非气体取向模型方程.讨论了外加电场、温度对生色团取向的动态过程和稳态分布的影响,比较了两模型的计算结果.采用椭圆偏振法,测量了光折变聚合物PVK∶5CB∶C60中的生色团5CB在聚合物基体PVK中动态取向过程.给出了生色团的稳态和动态取向参量随外加电场和温度的变化关系.理论与实验的比较,进一步证明了非气体取向模型的合理性.     

Josephson隧道结与辐照微波电场耦合和磁场耦合的比较

分别研究了Josephson隧道结与辐照微波电场的耦合和磁场的耦合,实验结果和基于强迫振动模型的理论分析都表明,对于半波长隧道结,磁场耦合只出现偶数标号微波感应直流电压台阶,电场耦合则奇数标号台阶也同时出现;对整波长结,两种耦合都只出现偶数标号微波感应台阶.对耦合效率作了研究.理论和实验都表明,对铌-氧化铌-铅隧道结,电场耦合的效率高于磁场耦合.     

具有旋量场的量子虫洞

本文利用Hawking-Page的边界条件讨论了具有费米场的量子虫洞,导出了相应的Wheeler-DeWitt方程,计算了虫洞波函数,由虫洞波函数的分析,发现虫洞在a=0处出现几率密度为零,虫洞基态最可几半径为Planck尺度.     

光折变聚合物PVK∶5CB∶C60中生色团动态取向的研究

考虑到聚合物基体对生色团的取向的阻尼作用,以及外电场对生色团的极化作用,在已有的生色团气体取向模型基础上,建立了非气体取向模型.并利用数值计算方法求解了这一非气体取向模型方程.讨论了外加电场、温度对生色团取向的动态过程和稳态分布的影响,比较了两模型的计算结果.采用椭圆偏振法,测量了光折变聚合物PVK∶5CB∶C60中的生色团5CB在聚合物基体PVK中动态取向过程.给出了生色团的稳态和动态取向参量随外加电场和温度的变化关系.理论与实验的比较,进一步证明了非气体取向模型的合理性 关键词： 光折变聚合物 生色团 取向模型     

不同温度下复杂介质结构内带电规律仿真分析

卫星上某些介质结构会遭遇较大范围的温度变化, 其电导率会随之出现数量级的变化, 这将显著影响内带电结果. 受限于电导率-温度模型和内带电三维仿真工具, 该温度效应远没有得到深入研究. 为此, 在真空变温(253-353 K)和强电场(MV/m量级)条件下测试了某种星用改性聚酰亚胺介质的电导率, 借鉴Arrhenius电导率-温度模型并考虑强电场下电导率的增强效应, 发现电导活化能取值为0.40 eV时, 可得到良好的拟合结果. 在此基础上, 同时考虑辐射诱导电导率, 采用地球同步轨道恶劣电子辐射能谱, 对该类介质盘环结构进行内带电三维仿真, 发现其内带电程度随温度降低而显著增加, 带电最严重的区域位于靠近辐射源的接地面边线. 温度低于250 K时, 2 mm屏蔽铝板下该区域的场强可达到10⁷ V/m量级, 发生介质击穿放电的可能性较大. 所讨论的电导率-温度模型与内带电三维建模方法对进一步评估卫星介质结构内带电程度和做好防护设计具有重要参考意义.