一、介质频率选择表面FDTD法分析（论文文献综述）
周志坤[1]（2021）在《太赫兹波在高温磁化等离子体中的传输特性研究》文中研究指明当飞行器高速穿越大气层时,会形成高温等离子体鞘层。由于太空舱周围的空气分子发生离解和电离反应,高温等离子体的存在阻碍了飞行器与外界的通信,这就是所谓的“黑障”问题,而此问题一直没有真正的解决。随着本世纪太赫兹波源的巨大进展,太赫兹技术得到前所未有的发展,太赫兹被誉为“改变未来的十大技术之一”,并且太赫兹雷达对抗等离子体隐身技术成为可能。基于“黑障”问题和太赫兹反等离子体隐身技术,本文研究了太赫兹波在等离子体鞘层中的传输特性。过往的研究主要基于太赫兹波和冷等离子体的相互作用,本文在已有的研究基础上,主要研究了太赫兹波和高温等离子体的相互作用,分别使用了三种方法研究了太赫兹波在高温磁化等离子体中的传输特性。分别是解析法分析了太赫兹波在均匀磁化高温等离子体中的透射率和吸收率,Wentzel-Kramers-Brillouin法分析了太赫兹波在非均匀磁化高温等离子体中的衰减特性和移位算子时域有限差分法分析了太赫兹波在非均匀磁化高温等离子体中的传输特性。用上述三种方法分别进行数值计算,分析了外加磁场强度B和等离子体参数对太赫兹波在等离子体中的传输特性的影响,等离子体参数包括电子温度Te,电子密度Ne,碰撞频率Ven和等离子体层厚度d。发现了一些现象并且对其分析,研究发现,在外加磁场B的作用下,透射谷会向入射波的高频移动,根据模拟结果分析得到右旋极化波会和电子发生回旋共振。等离子体参数对太赫兹波在等离子体中的传输特性都有相应的影响,其中值得注意的是研究发现当Te≥10keV,电子温度的影响才明显显现出来。而碰撞频率Ven容易和入射波频率等其它频率发生共振,所以其对太赫兹波在等离子体中的传输影响很大。这些理论结果分析在一定程度上为“黑障”问题的解决提供了理论依据。
胡磊[2]（2021）在《二维及类二维光子晶体在狄拉克频率处的局域特性研究》文中研究表明二维材料因其独特的性质吸引了众多研究者的兴趣,其中最吸引人的特征之一是石墨烯电子能带结构中圆锥形的能带片段连接而成的奇点狄拉克点,该点处的模态密度为零,在其邻近范围内,模态密度线性衰减,色散曲线呈线性变化。近年来,由于光子晶体中的狄拉克点也具有不同寻常的色散关系,吸引了越来越多人的关注,对克莱因隧穿效应、量子震颤效应和赝扩散等行为进行了研究。同时,异于传统光子带隙或全内反射原理,狄拉克频率处的新型光局域和导光机制应运而生,这种狄拉克定域/导波模式由于具有独特的代数衰减特性,作为一种光子晶体的新颖类量子效应,将为新型光子器件、光子芯片结构、光学传感的设计增加可行性和灵活性。本文采用理论分析、数值计算和微波实验的方法,对不同波段、不同晶格类型、色散/非色散材料、二维/类二维光子晶体中狄拉克锥的性质以及狄拉克频率处的局域模和相关特性进行了深入的研究,主要研究工作和结果如下:1)电介质光子晶体狄拉克局域模式的数值模拟与实验分析。介绍具有高品质因数、代数形式的慢衰减速率以及稳定驻波特性的TE模式三角晶格光子晶体中的狄拉克频率局域模。在微小折射率差近似下分析了TM模式三角晶格光子晶体布里渊区角点处的简并性及其附近的色散特性,推导得到了TM模式下含缺陷三角晶格光子晶体所具有的与TE模式完全类似的狄拉克频率局域特性,利用数值方法计算了TM狄拉克局域模,验证了其特性,相关模拟结果与理论分析一致。讨论了蜂窝晶格、Kagome晶格、A7晶格等多种复式晶格光子晶体的狄拉克局域模式,丰富了理论的多样性,为制造优良性能的新型导波器件提供了多种选择。2)微波光子晶体谐振腔的狄拉克局域模式测试。设计了一种包含中心缺陷的二维微波光子晶体,计算了狄拉克频率下的局域模式,解释了这种模式的特殊性质,用实验测量了含缺陷和不含缺陷时光子晶体的透射谱,发现只有当引入缺陷时,狄拉克频率处才会出现谐振峰,峰值的频率不会随入射波方向的改变而改变,由于此测试中不会激发起边缘模式,因此该实验验证了一种局域模式的存在,即狄拉克频率处的局域模。虽然该实验是在微波频率范围内进行的,但根据光子晶体的比例缩放特性,这一结论可以扩展到其他电磁频段。3)金属光子晶体狄拉克局域模式的数值模拟与理论分析。推导了含损耗的金属色散介质光子晶体能带计算方法,该方法可以推广到不含损耗或包含非色散材料的光子晶体等各种简化模型。在微小折射率差近似下分析了TM模式下三角晶格金属光子晶体布里渊区角点处的简并性及其附近的色散特性,研究了光波段TM模式下含缺陷三角晶格金属光子晶体的狄拉克频率局域特性,研究了多种缺陷类型下微波金属光子晶体的TE/TM狄拉克局域特性,所有的理论结果均通过数值模拟进行了验证,理论与仿真具有良好的契合度。通过向金属介质柱光子晶体的背景中填充等离子体,实现了频率可调的狄拉克局域模。尽管金属为色散介质,介电函数依赖电磁波频率,但是通过研究可以发现,由金属介质柱构成的光子晶体谐振腔同样可以支持狄拉克频率局域模,展现出与电介质光子晶体谐振腔一样的性质,这为扩展新型器件的应用扩展提供了帮助。4)光子晶体平板狄拉克局域模式的数值模拟与理论分析。研究了平板模式与普通二维光子晶体模式间的关系,在微小折射率差近似下分析了三角晶格光子晶体平板在布里渊区角点处的简并性及其附近的色散特性,发现了在光子晶体平板中存在类TE模式的狄拉克锥,而这一狄拉克锥可以通过抬升相应二维光子晶体狄拉克锥的频率来获得。分析了平板谐振腔中的狄拉克频率局域特性,讨论了平板厚度对局域模式的影响。光子晶体平板在实际设计、加工、应用中所具有的实用性,将为新型器件的使用提供有力的支持。
孙东阳[3]（2020）在《整系统电磁脉冲响应的电磁拓扑分析方法研究》文中提出电磁拓扑方法是研究高空核爆电磁脉冲（HEMP）与电子系统相互作用的传统方法,在计算机软件和硬件有限的一段历史时期之内,可以在良好屏蔽近似原则（GSA）的前提下,将电子系统抽象成简单的电磁干扰传播网络,用BLT方程求解网络节点上的HEMP响应。BLT方程基于多导体传输线（MTL）算法,是空间上一维的方程,相当于把三维的电磁耦合问题,简化成一维的电磁耦合问题。整系统建模方面;原电磁拓扑方法没有充分考虑三维金属结构的影响,存在明显简化。为了提高整系统电磁仿真模型的准确度,本文在传统电磁拓扑方法的框架下,引入三维电磁仿真的时域有限差分（FDTD）法和一维MTL法,并利用本文提出的修正FDTD斜电缆算法将两种维度的算法有效融合。将整系统中HEMP能作用到的主要结构,分解成FDTD法、MTL法可建模仿真的部分结构,将HEMP模拟器分解成多种FDTD法可建模仿真的规则结构,逐步建立了 HEMP拟器下整系统三维电磁拓扑分析仿真平台。论文的主要成果如下:1.研究多种规则结构的FDTD建模方法,进一步修正FDTD法中与坐标轴不平行电缆结构的建模方法,完成相应模块化建模程序的编制。规则块体结构和电缆结构是构建HEMP模拟器仿真模型的基本结构,程序中输入参数调用相应的子程序就可生成相应的结构,为多种HEMP模拟器的建模仿真奠定基础。2.研究多种复合结构的综合仿真方法,利用修正后的FDTD斜电缆算法初步实现三维FDTD法与MTL法的有效融合,解决了算法关联和时间同步问题,并进行试验验证。复合结构来源于整系统的转接、转换结构,既有需要采用三维电磁仿真方法的部分结构,也有需要采用一维电磁仿真方法的部分结构,因此需要融合不同的算法。3.研究基于受试设备CAD模型的FDTD建模方法,完成建模程序的编制。受试设备的壳体结构往往是不规则结构,为了构建相应的FDTD计算模型,需要从CAD模型中读取精确的几何结构数据,标记几何边界范围内的三维剖分网格,对应相应材质的差分算式。4.研究多种HEMP模拟器的建模仿真方法,解决多种规则结构有效拼接问题,并将部分仿真结果与试验实测结果进行比较验证。HEMP模拟器仿真模型,是电磁拓扑分析平台的激励源,可以与HEMP试验良好匹配,有利于试验结果和仿真结果的良好验证。也可以为HEMP模拟器的设计提供仿真分析数据。5.构建HEMP模拟器下基于受试设备CAD模型的三维电磁拓扑分析仿真平台,完成综合程序的编制。该平台很好的解决了不同建模方法和不同结构算法的有效融合问题,生成的计算模型可去除CAD模型中的不导电结构,可构建电缆网络拓扑结构,而且分析对象在HEMP模拟器下的位置和角度任意精确可调。
梁图禄[4]（2020）在《纳米光子学中的无条件稳定时域有限差分法研究》文中研究说明随着科学技术的发展和进步,纳米光子学领域需要求解的物理模型也越来越复杂,并涉及多尺度化和多物理场效应等。时域有限差分（finite-difference time-domain,FDTD）法是解决纳米光子学中复杂电磁问题的一种常用方法。然而,FDTD在仿真计算时采用的时间步长受到空间网格大小的限制,导致在对纳米光子器件进行仿真计算时,存在运行时间较长的缺点。基于隐式无条件稳定局部一维（locally one-dimensional,LOD）FDTD法具有传统时域有限差分法所不具备的显着优势,而对于隐式LOD-FDTD法的研究,仍然需要进一步深入探索,主要包括以下三个方面:第一,提出更高精度、更高效率、更广泛适用性的无条件稳定LOD-FDTD法;第二,继续深入研究基于混合局部亚网格（sub-gridding）技术的LOD-FDTD法并完善局部亚网格技术;第三,在实际工程应用方面,不仅将LOD-FDTD法用于求解纳米光子学领域的电磁以及光学问题,还应将LOD-FDTD法应用于纳米光子器件数值设计方面,实现以仿真算法来验证设计方法,形成逻辑上的自洽。本研究致力于无条件稳定快速FDTD法及其在工程应用方面的研究:在理论上深入、系统地研究了隐式无条件稳定LOD-FDTD法、混合局部亚网格LOD-FDTD法、纳米光子器件的数值设计方法;进一步扩展了数值方法的工程应用范围,将LOD-FDTD法用于数值仿真周期性色散金属光栅的超强光透射（extraordinary optical transmission,EOT）现象、等离子体光子晶体（plasma photonic crystal,PPC）、周期性金属纳米粒子阵列透射谱以及纳米光子器件数值设计方面等。共分为以下四个部分:第一部分,研究了基于辅助差分方程的无条件稳定LOD-FDTD法,并用于周期性金属光栅结构的EOT现象分析。第一,将表征色散媒质的辅助差分方程（auxiliary differential equation,ADE）引入到隐式LOD-FDTD方法中,获得了适合计算色散媒质的ADE-LOD-FDTD方法。第二,研究了ADE-LOD-FDTD法的周期性边界条件（periodic boundary condition,PBC）,获得了适用于仿真包含PBC边界的差分格式,扩展了ADE-LOD-FDTD法的应用范围。第三,将ADE-LOD-FDTD法用于纳米光子学中周期性色散金属光栅结构的EOT现象的研究。第二部分,研究了基于复包络（complex envelope,CE）技术的无条件稳定ADE-LOD-FDTD法。将复包络技术引入到ADE-LOD-FDTD算法中,并用提出的CE-ADE-LOD-FDTD算法分析了等离子体光子晶体的禁带特性。第一,将复包络技术引入到ADE-LOD-FDTD法中,获得了计算精度更高的无条件稳定CE-ADE-LOD-FDTD法。第二,推导了适合于CE-ADE-LOD-FDTD法的完美匹配层（perfectly matched layer,PML）吸收边界条件CE-PML,使得提出的方法可以准确、高效地求解和仿真无限空间中的纳米光子学问题。第三,将提出的CE-ADE-LOD-FDTD法应用于等离子体光子晶体的数值仿真中,扩展了CE-ADE-LOD-FDTD法的工程应用范围。第三部分,研究了基于传统显式ADE-FDTD法和隐式无条件稳定ADE-LOD-FDTD法的混合局部亚网格ADE-LOD-FDTD法,用于周期性金属纳米粒子阵列的透射光谱现象分析。第一,提出了混合局部亚网格ADE-LOD-FDTD法的理论体系。第二,为了进一步消除数值计算的不稳定性,对于粗网格和细网格区域的信息交换方式进行了修正,保证了数值计算的稳定性和高精度。第三,将提出的混合局部亚网格ADE-LOD-FDTD法应用于求解周期性金属纳米粒子阵列的透射光谱,并验证了混合亚网格方法的准确性和高效性。第四部分,研究了无条件稳定LOD-FDTD法在纳米光子器件数值设计方面的应用。第一,介绍了绝热导波结构的模式激励源引入技术。第二,提出了一种通用的绝热模式演化结构设计的数值方法（numerical method for designing efficient adiabatic mode evolution structure,NAMES）,并将该方法应用于绝热锥形波导、绝热模式耦合器等绝热导波结构的设计中。结果证明所提出的数值设计方法具有良好的鲁棒性、稳定性、收敛性和通用性（不受限于特定的器件类型或器件的几何结构）。第三,介绍了任意绝热导波结构的模式重叠积分（mode overlap integral）的计算,并将无条件稳定LOD-FDTD法应用于NAMES方法设计的绝热导波结构,仿真计算绝热导波结构的模式重叠积分,验证了NAMES方法的准确性和高效性。
杨秀华[5]（2020）在《基于双曲超材料的高性能太赫兹折射率传感器研究》文中指出随着信息处理技术的飞速发展,人们致力于追求集成化、微型化及精密化的新一代器件。太赫兹波具有良好的光谱指纹性、穿透性和低能耗性等独特的特性,以至于利用这些性质设计高性能太赫兹器件广泛应用于各个领域。但由于光场受限阻碍了太赫兹器件的快速发展。近年来,微纳米结构阵列化结合双曲超材料特异性功能极大地提高了光与物质之间的相互作用,能够抑制辐射损耗和大范围光场增强。而外界环境折射率变化对光场影响十分敏感,因此利用这些特性设计高性能折射率传感器提供一个理想的新思路。本文主要研究基于微纳米结构的高性能折射率传感器,首先从理论上设计金属-电介质-金属纳米柱阵列和交叉领结形石墨烯阵列以及双曲超材料结构。然后采用时域有限差分法（FDTD）和严格耦合波法（RCWA）模拟结构几何参数对光谱的影响,通过优化参数探讨传感器折射率传感特性,包括灵敏度、品质因数（FOM）和品质因子（Q值）,本文主要研究内容如下:1、提出了一种基于金属-电介质-金属纳米柱阵列结构的新型表面晶格共振（SLRs）,从理论上阐明了该SLRs的形成归因于面内偶极子和面外四偶极子之间的共振耦合。研究发现,在越不对称的电介质环境中,该SLRs的Q值越高:在空气/玻璃这一非对称电介质环境中,直入射和斜入射激励的SLRs分别具有高达62和147的Q值。这一特性与传统的SLRs完全相反,为SLRs的传感应用打开了局面。基于该SLRs的传感灵敏度为316nm/RIU,FOM高达25RIU-1。2、提出了一种交叉领结形石墨烯阵列结构等离子体折射率传感器,利用石墨烯与电介质交界面产生的表面等离子体效应,获得双共振透射谷,研究该结构中石墨烯的化学势、层数及几何参数对透射谱的影响,利用石墨烯的电可调特性来实现透射谱的动态调制。结果表明两个等离子体共振模式的折射率灵敏度分别为1280±24nm/RIU和2800±49nm/RIU,FOM分别为17.1RIU-1和12.3RIU-1。3、提出了一种基于双曲超材料的太赫兹折射率传感器,通过远场和近场分布揭示双曲超材料多层膜的物理本质。仿真结果表明:在TM偏振的直入射下该结构的反射谱出现超窄的共振谷,其Q值高达516,折射率灵敏度高达1.56THz/RIU,FOM高达355RIU-1。此外,根据缩放尺寸比例定律,通过改变光栅的阵列周期和宽度,还可以调谐共振谷的频率。
张建国[6]（2020）在《超材料中太赫兹波传输特性的理论分析及应用研究》文中研究说明超材料（Metamaterials,MMs）是一种自然不存在的、具有特殊电磁特性的人工设计材料。对电磁波传输特性的研究是超材料领域的主要研究方向。在本文中,我们将基于半解析法、电/磁谐振理论、多重干涉理论（Multiple Interference Theory,MIT）和阻抗匹配理论,并结合有限元法（Finite Element Method and,FEM）和有限积分法（Finite Integration Technology,FIT）主要探究太赫兹（Terahertz,THz）波在超材料结构中的传输特性—吸波特性与偏振转换特性。同时,在提高吸波和偏振转换性能方面作详细讨论。本文的主要内容可概括如下:在第一章,我们将详细介绍本文的研究背景。在第二章,我们首先简要介绍计算电磁学中的算法。第二,详细推导时谐平面电磁波的波动方程以及平板波导结构中的色散关系。第三,基于倒格空间中倒格矢的定义导出微孔阵列结构的谐振波长。最后,对多重干涉理论（Multiple Interference Theory,MIT）进行探讨。在第三章中,基于由十字形和圆盘状石墨烯片阵列组成的复合吸波结构在波长43.747μm和69.94μm处同时实现了近一的吸收率,并且用阻抗匹配理论进一步作了证实。同时,基于多重干涉理论（MIT）的结果与上述结果基本吻合。另外,通过改变石墨烯的费米能可以灵活地控制谐振峰所在的位置。最后,该设计具有全方向的吸波特性。在第四章中,利用基于钛酸锶（SrTiO3,STO）材料的金属-电介质叠层阵列结构实现了双窄带的可温控近完美吸收,并且原胞的周期小于最小谐振波长的8.97%。同时,当环境温度从200 K增大到400 K时,两个吸收峰的谐振频率有显着的蓝移现象,但是峰值吸收率没有发生明显变化。最后,借助LC电路模型理论地分析了两个吸收峰的峰值频率随温度的变化趋势。在第五章中,基于金-聚对二甲苯碳-金的三明治结构,我们将研究高纯度、宽带线偏振转换,提出宽带纯线偏振的概念。同时从材料电磁参数的角度详细探讨宽带纯线偏振转换器的实现方案。研究结果显示,偏振转换效率（Polarization Conversion Ratio,PCR）超过98%和90%的相对带宽分别达到了64.782%和73.094%,并且频段1.8182.631 THz内的椭度角ηxy接近0o,偏振方位角?xy约等于±90o。另外,该偏振转换器具有广角和偏振角相关的开关特性。最后,基于多重干涉理论（MIT）的计算结果与数值结果匹配的很好。在第六章,我们借助第五章中的提出方案,基于新型材料狄拉克半金属（Dirac Semimetals,DSs）设计了一个近纯宽带可调谐线偏振转换器。结果表明,交叉偏振转换效率（PCR）超过99%的相对带宽（Relative Bandwidth,RBW）等于15.72%,特别是在频段5.256.14 THz范围内,椭度角大于-1.41o小于3.67o,很接近0o,偏振方位角约等于-90o。同时,感应电场和感应表面电流分布表明该转换器杰出的偏振转换特性主要是源于顶层狄拉克半金属（DSs）超表面的各向异性和局域表面等离子体激元谐振（Localized Surface Plasmon Resonances,LSPRs）的激发。另外,通过改变狄拉克半金属（DSs）的费米能可以使该设计在不同的频带内实现宽频带且高效的偏振转换。最后,基于半解析方法的理论计算结果与数值仿真结果完全一致。
杨悦[7]（2020）在《基于一维PhC纳米梁腔的表面等离子体激光器结构设计》文中研究表明在光信息时代,发展越来越快速的信息技术要求具有快速计算、大数据量、大密度以及小体积的组件,未来信息技术的解决方案之一的光互连技术具有大数字容量带宽和快速信号处理的优点,但是由于衍射极限的存在,光学器件的尺寸难以进一步减小。表面等离子体具有近场局域增强的特性,分布深度可以小于波长量级,能够突破光的衍射极限,进而实现深亚波长乃至纳米尺度的激光发射,有利于光电子集成器件的设计与制造。表面等离子体激光器的超小体积特性为进一步减小激光器尺寸提供了可行性。本文设计一种基于渐变1D光子晶体（Photonic Crystal,Ph C）的表面等离子体激光器耦合腔结构,构成双腔耦合和激射光导向输出配置,进而实现一种新型表面等离子体激光器结构设计。该耦合腔结构不仅可以使激光器的谐振腔Q因子更高,而且同时实现激光器高定向耦合输出,极大提高激光器工作性能和输出光束质量。这种耦合腔结构为下一代硅基光子集成或者混合光子集成芯片提供了一种实用化激光源设计的新思路和新方法。本文主要研究内容以及研究成果如下:（1）首先设计表面等离子体方形腔,利用FDTD Solutions建模并进行仿真计算,分析谐振腔尺寸对谐振波长的影响。得到期望波长处的谐振腔尺寸为500nm,相应的Q因子约为33、Purcell因子约为24。（2）研究表面等离子体谐振腔的耦合输出特性,设计3种波导耦合腔,计算并分析其结构参数对耦合腔特性的影响。通过优化耦合腔结构参数,设计出具有高Q、高波导耦合输出的器件结构。结果表明Ph C纳米梁可以有效增强表面等离子体谐振腔特性,且渐变Ph C耦合腔具有更明显的优势。可以实现Q因子约为385、Purcell因子约为42,波导耦合效率为78%。（3）利用稳态速率方程以及调制带宽公式,在理论上分析3种波导耦合腔性能,计算其输出功率随输入电流的变化情况以及在不同泵浦速率下的3d B调制带宽特性。结果表明Ph C纳米梁可以有效提高表面等离子体谐振腔的输出功率以及调制带宽,且渐变Ph C耦合腔具有更明显的优势。渐变Ph C耦合腔输入电流为100μA时的输出功率为50μW,在1倍和10倍阈值泵浦速率下的调制带宽分别为5GHz、18GHz,可用于片上光源。
李猛[8]（2020）在《基于优化辛时域多分辨率算法的光子晶体传输特性分析》文中进行了进一步梳理光子晶体是由两种或两种以上不同介电常数的介质在空间上呈周期性分布的新型人造合成材料。它主要的两个特点是存在局域特性和光子带隙,这使得它在现在和未来的科技领域中有着较高的理论研究价值和广阔的工业应用前景。近些年,计算机性能的大幅度提升为复杂数据的处理提供了方法,计算电磁学理论中各种新型的数值方法层出不穷。在光子晶体的传输特性研究过程中,传统时域有限差分法（Finite-Difference Time-domian,FDTD）的计算精度低,色散误差大。针对这一现象,本文首次将辛时域多分辨率（Symplectic Multi-Resolution Time-Domain,S-MRTD）方法引用到光子晶体的数值模拟计算中。辛时域多分辨率算法在时间上和空间上分别引入了辛积分技术和小波尺度函数差分近似,在长期的电磁仿真中不仅在时间上保持了麦克斯韦方程的内部辛结构,还在空间上提高了数值计算精度,减少了数值色散误差等。文章主要是对辛时域多分辨算法的辛算子进行了优化选择,在此基础上将优化的辛时域多分辨率法引入到光子晶体中,分析和讨论光子晶体的透射谱和禁带范围。针对优化辛时域多分辨率法研究光子晶体的传输特性这一主旨,具体展开如下几个方面的工作:（1）介绍本课题的研究意义,简单的梳理了光子晶体理论,说明研究光子晶体的FDTD法在不断的优化与创新。详细阐述了光子晶体的基本特性、制造方法、理论研究方法等,最后列举出它的一些工业应用。（2）从最基本的时域多分辨率分析法和辛积分技术基本理论知识开始,介绍了基于辛积分技术的近似离散,推导出S-MRTD法的光子晶体迭代公式。介绍了完全匹配层吸收边界条件,并给出基于分裂场技术的完全匹配层吸收边界条件的迭代公式。接着利用偶极子辐射算例验证了PML（Perfectly Matched Layer）层数的影响并选取了适合的PML层。最后选取适合研究光子晶体的高斯脉冲激励源。（3）在（2）的基础上提出两种优化辛算子的方法:误差函数与时间可逆约束对辛算子的优化和增长因子与时间可逆约束对辛算子的优化;然后根据S-MRTD的色散方程,详细讨论了各阶辛算子的时间稳定度和稳定度常数的最值,并与一些文献做出比较,分别仿真模拟出相对相速度误差随空间分辨率和球面角的变化;最后选取一组最优的4级3阶辛算子作为辛时域多分辨率法的时域差分近似,且利用方柱导体散射的例子验证了优化的辛算子。（4）首先将优化的辛时域多分辨率法应用到光子晶体中,讨论了该算法与传统FDTD法的优劣。仿真结果验证了该算法在计算时间和CPU内存占用上都好于FDTD法。然后基于算例的仿真模拟,讨论了周期数、介质比、介质层厚度比、材料位置等对光子晶体禁带特性的影响。随后将算法引入到三元介质层光子晶体中,观察三元介质层光子晶体与两种介质层光子晶体禁带结构特性的区别以及最外层介质的介电常数对禁带的影响。相比于两种介质层光子晶体,增加一层介质材料可以改变带隙宽度和数量。最后探讨了缺陷态光子晶体的禁带特性,从最简单的单一缺陷层开始到镜像对称缺陷光子晶体结构再到后来的多缺陷层光子晶体几何结构。镜像缺陷的光子晶体结构的带隙与单缺陷层光子晶体的带隙相比,其带隙峰值高出将近40%多,可以应用于制作超窄带滤波器。
金涛斌,刘正文,罗雨,罗毅彪[9]（2020）在《采用CN-FDTD研究不同介电常数对PRDGS传输特性的影响》文中指出周期性矩形缺陷接地结构（PRDGS）广泛应用于微波电路中以改善电路性能。采用无条件稳定的CrankNicolson格式FDTD（CN-FDTD）计算了介电常数和矩形单元尺寸对PRDGS传输特性的影响,在矩形单元尺寸一定时,随介电常数增大,PRDGS的阻带中心频率发生左移,而其宽度和深度保持不变;在介电常数一定时,随矩形尺寸增大,PRDGS的阻带宽度和深度会增大,其中心频率基本不变。比较两种方式计算的阻带中心频率,平均相对误差不超过1.72%,当CN-FDTD时间步长远大于CFL时,计算效率可提高77.2%,对PRDGS的分析设计有一定指导。
张越[10]（2019）在《基于季冻区路基土介电特性量测含水率的应用研究》文中研究说明随着路基长期服役,其内部的水温变化会导致路基含水率增大,尤其是在季冻区,由于冻融循环作用,路基局部含水率过大导致其强度降低,发生道面沉陷、开裂等病害,因此对路基含水率全面量测十分重要。钻芯取样法破坏道路结构,工作效率低下,单点数据无法全面反映道路横向、纵向的含水率变化。探地雷达具有无损、简便、高效等优势,已在道路工程用于面层厚度、内部缺陷探测,利用其探测路基土含水率的相关研究较少。现有研究多基于土体介电特性,但对路基填筑的各类因素如压实度、温度等考虑较少。利用雷达信号提取介电常数方面,多集中于理论分析和室内试验,缺少现场数据验证。同时,雷达信号分析多从时域角度出发,频域分析较少。针对上述问题,从理论分析、室内实验和现场试验开展了探地雷达量测季冻区路基土含水率的研究。首先,通过室内试验建立了砂土和黏土的“含水率-介电常数关系模型”。在常温和负温条件下分别进行不同含水率及不同压实度的试件成型,测取各工况下的介电常数;接下来,分析不同类型土样试件介电常数的影响因素,拟合获得相应的“含水率-介电常数关系模型”。其次,通过时间域有限差分算法的理论分析,确定了评判介电常数的指标。基于正演软件模拟了电磁波在单层、双层和不均匀介质结构模型中传播,控制模型电磁参数变量,得到不同工况下的雷达时域信号;分析雷达直达波振幅、反射波振幅、双程走时、衰减等与电磁参数变化相关关系,提出双程走时计算介电常数指标。最后,通过室外现场试验,验证时域参数评判介电常数的指标适用性,并提出评判介电常数的频域指标。开展了不同模型尺寸、不同天线中心频率下的室外试验,得到不同工况下的实测数据;利用双程走时反算介电常数,对比介电常数仪量测数据,从时域角度分析不同天线中心频率雷达的探测效果;进一步展开雷达信号频域分析,利用快速傅里叶变换得到雷达频域信号,提出峰值频率和频谱能量百分比两项指标用于含水率的直接评判。上述理论分析、室内实验和现场试验成果,为春融冬冻前夕路基土含水率探地雷达量测及数据处理提供支撑,具有较为重要的理论意义和实践价值。
二、介质频率选择表面FDTD法分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、介质频率选择表面FDTD法分析（论文提纲范文）
（1）太赫兹波在高温磁化等离子体中的传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 等离子体概述 |
| 1.1.1 等离子体参数介绍 |
| 1.1.2 等离子体介电常数 |
| 1.1.3 极化 |
| 1.2 太赫兹波技术概述及其发展 |
| 1.3 论文的研究背景及意义 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 本文主要内容与结构安排 |
| 第2章 理论模型及方法 |
| 2.1 解析法 |
| 2.2 WKB法 |
| 2.3 移位算子时域有限差分法(SO-FDTD) |
| 2.3.1 时域有限差分法的介绍 |
| 2.3.2 PML介质层的设置 |
| 2.3.3 数值稳定性条件 |
| 2.3.4 激励源的选取 |
| 2.3.5 SO-FDTD方法 |
| 第3章 太赫兹波在高温磁化均匀等离子体中的传输特性 |
| 3.1 磁场强度对传输特性的影响 |
| 3.2 等离子体参数对传输特性的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 太赫兹波在高温磁化非均匀等离子中的传输特性 |
| 4.1 WKB法分析太赫兹波在非均匀等离子体中的衰减特性 |
| 4.1.1 验证本文WKB的正确性 |
| 4.1.2 等离子体密度分布模型 |
| 4.1.3 磁场强度对衰减的影响 |
| 4.1.4 等离子体参数对衰减的影响 |
| 4.2 SO-FDTD法分析太赫兹波在非均匀等离子体中的透射率 |
| 4.2.1 验证本文SO-FDTD方法的正确性 |
| 4.2.2 等离子体密度分布模型 |
| 4.2.3 磁场强度对透射率的影响 |
| 4.2.4 等离子体参数对透射率的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 工作总结和展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历,个人在学期间发表的学术论文及研究成果 |
（2）二维及类二维光子晶体在狄拉克频率处的局域特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 二维材料 |
| 1.1.1 二维材料简介 |
| 1.1.2 石墨烯 |
| 1.2 光子晶体 |
| 1.3 狄拉克锥 |
| 1.3.1 二维材料狄拉克锥 |
| 1.3.2 光子晶体狄拉克锥 |
| 1.4 论文的研究内容及结构安排 |
| 2 光子晶体的基本性质与研究方法 |
| 2.1 光子晶体的理论基础 |
| 2.1.1 光子晶体中的波动方程 |
| 2.1.2 比例缩放法则 |
| 2.1.3 时间反演对称性 |
| 2.1.4 模式对称性 |
| 2.2 光子晶体的数值计算方法 |
| 2.2.1 平面波展开法 |
| 2.2.2 时域有限差分法 |
| 3 二维电介质光子晶体的狄拉克局域模式 |
| 3.1 TE偏振狄拉克局域模 |
| 3.1.1 布里渊区角点的简并性 |
| 3.1.2 布里渊区角点附近的线性色散关系 |
| 3.1.3 狄拉克频率处的模式分析 |
| 3.1.4 狄拉克频率处的缺陷局域模 |
| 3.1.5 基模品质因数 |
| 3.1.6 高阶模式 |
| 3.2 TM偏振狄拉克局域模 |
| 3.2.1 TM偏振下光子晶体的狄拉克锥 |
| 3.2.2 TM偏振下光子晶体的狄拉克频率局域模 |
| 3.3 复式晶格光子晶体狄拉克局域模 |
| 3.3.1 蜂窝晶格光子晶体的狄拉克频率局域模 |
| 3.3.2 Kagome晶格光子晶体的狄拉克频率局域模 |
| 3.3.3 A7 晶格光子晶体的狄拉克频率局域模 |
| 3.4 微波光子晶体狄拉克局域模的实验研究 |
| 3.4.1 二维微波光子晶体谐振腔的设计 |
| 3.4.2 实验过程和结果分析 |
| 4 二维金属光子晶体的狄拉克局域模式 |
| 4.1 二维金属光子晶体的能带计算 |
| 4.1.1 TM模式 |
| 4.1.2 TE模式 |
| 4.1.3 二维金属光子晶体能带特征 |
| 4.2 二维金属光子晶体的狄拉克频率局域模 |
| 4.2.1 金属光子晶体中的狄拉克点 |
| 4.2.2 TM偏振下光子晶体的狄拉克频率局域模 |
| 4.3 微波金属光子晶体狄拉克频率局域模的研究 |
| 4.3.1 TM模式 |
| 4.3.2 TE模式 |
| 4.3.3 实验方案 |
| 5 类二维光子晶体平(薄)板的狄拉克局域模式 |
| 5.1 光子晶体平板的能带计算 |
| 5.2 光子晶体平板模式与相应二维光子晶体模式的关系 |
| 5.3 光子晶体平板中的狄拉克频率局域模 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间的学术活动及成果情况 |
（3）整系统电磁脉冲响应的电磁拓扑分析方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景和选题意义 |
| 1.1.1 论文的研究背景 |
| 1.1.2 论文的选题意义 |
| 1.2 EMT方法的研究现状 |
| 1.2.1 国外电磁拓扑方法的提出及BLT方程的应用 |
| 1.2.2 国内电磁拓扑方法的研究现状 |
| 1.3 传输线方法 |
| 1.4 时域有限差分法 |
| 1.4.1 FDTD法的提出 |
| 1.4.2 FDTD法的吸收边界 |
| 1.4.3 FDTD法的激励源 |
| 1.5 论文的研究目的与内容结构 |
| 第二章 电磁拓扑分析中的数值算法简介 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 FDTD法基本原理 |
| 2.2.1 三维仿真空间的电磁场分量差分算式 |
| 2.2.2 FDTD法中的区域划分 |
| 2.3 双导体传输线法基本原理 |
| 2.3.1 双导体传输线方程的有限差分解法 |
| 2.3.2 双导体传输线方程电容负载的有限差分解法 |
| 2.3.3 外场激励双导体传输线方程的有限差分解法 |
| 2.3.4 双导体传输线方程物理特征参数的计算方法 |
| 2.4 MTL法基本原理 |
| 2.4.1 MTL方程 |
| 2.4.2 MTL方程的有限差分解法 |
| 2.4.3 MTL方程物理特征参数的计算方法 |
| 2.5 BLT方程方法 |
| 2.5.1 频域BLT方程 |
| 2.5.2 时域-频域变换求解 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 多种结构的FDTD建模方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 规则块体结构的FDTD建模方法 |
| 3.2.1 方体结构的FDTD建模方法 |
| 3.2.2 圆形相关结构的FDTD建模方法 |
| 3.2.3 等腰三角薄板结构的FDTD建模方法 |
| 3.3 规则细线结构的FDTD建模方法 |
| 3.3.1 与网格线平行细线的FDTD建模方法 |
| 3.3.2 与网格线不平行细线的FDTD建模方法 |
| 3.4 不规则块体结构的FDTD建模方法 |
| 3.4.1 CAD模型的初步处理 |
| 3.4.2 FDTD剖分网格的生成 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 复合结构的综合仿真方法及试验验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 直天线-同轴线转接结构综合仿真方法 |
| 4.2.1 直天线-同轴线转接结构的差分算式 |
| 4.2.2 直天线-同轴线转接结构差分算法的试验验证 |
| 4.3 金属壁附近屏蔽电缆结构仿真方法 |
| 4.3.1 金属壁附近屏蔽电缆结构MTL方程的推导及FDTD解法 |
| 4.3.2 金属壁附近屏蔽电缆结构仿真方法的试验验证 |
| 4.4 长屏蔽电缆部分辐照激励的混合仿真方法 |
| 4.5 电缆网络的BLT方程解法 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 电磁脉冲模拟器及效应物综合仿真方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 FDTD法多结构组合模型对接验证 |
| 5.3 有界波电磁脉冲模拟器 |
| 5.4 水平极化辐射波电磁脉冲模拟器 |
| 5.4.1 辐射波模拟器FDTD计算模型的构建 |
| 5.4.2 辐射波模拟器与长电缆综合仿真 |
| 5.4.3 辐射波模拟器与CAD模型综合仿真 |
| 5.5 垂直极化辐射波电磁脉冲模拟器 |
| 5.5.1 垂直极化辐射波模拟器FDTD计算模型的构建 |
| 5.5.2 圆锥等效拉线根数对辐射场的影响分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 HEMP模拟器下整系统三维电磁拓扑分析仿真平台 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于轿车CAD模型的FDTD模型 |
| 6.3 基于轿车CAD模型的三维电磁拓扑图 |
| 6.4 仿真分析算例 |
| 6.4.1 模拟器与轿车的综合仿真模型 |
| 6.4.2 耦合场计算结果分析 |
| 6.4.3 耦合电流计算结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论和展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）纳米光子学中的无条件稳定时域有限差分法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 研究进展与现状 |
| 1.2.1 国内外发展动态 |
| 1.2.2 现阶段面临的困难与挑战 |
| 1.3 学位论文的创新与主要贡献 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 含色散金属媒质的时域有限差分法 |
| 2.1 金属媒质的色散特性 |
| 2.1.1 描述金属色散特性的Drude模型 |
| 2.1.2 描述金属色散特性的Lorentz模型 |
| 2.1.3 描述金属色散特性的Lorentz-Drude模型 |
| 2.2 修正Drude模型下色散金属的数值求解 |
| 2.3 基于色散媒质的时域有限差分法 |
| 2.4 基于色散媒质的PML吸收边界条件 |
| 2.5 总场散射场体系 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 无条件稳定ADE-LOD-FDTD方法及其应用 |
| 3.1 含色散金属材料的ADE-LOD-FDTD方法及应用 |
| 3.1.1 修正Drude模型下LOD-FDTD差分格式 |
| 3.1.2 分裂场的PML媒质中的LOD-FDTD格式 |
| 3.1.3 周期性边界条件的实施 |
| 3.1.4 隐式ADE-LOD-FDTD方法及高效实施 |
| 3.1.5 周期性结构的色散金属光栅的超强光透射现象分析研究 |
| 3.2 包络CE-ADE-LOD-FDTD方法及应用 |
| 3.2.1 包络CE-ADE-LOD-FDTD差分格式 |
| 3.2.2 渐变非均匀网格 |
| 3.2.3 包络CE-PML吸收边界条件 |
| 3.2.4 等离子体光子晶体禁带特性研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 混合局部亚网格ADE-LOD-FDTD方法及其应用 |
| 4.1 局部亚网格FDTD方法 |
| 4.2 混合局部亚网格ADE-LOD-FDTD方法 |
| 4.2.1 全域粗网格区域 |
| 4.2.2 局部细网格区域 |
| 4.2.3 修正亚网格方案的实施 |
| 4.3 周期性金属纳米粒子阵列的应用 |
| 4.3.1 混合亚网格ADE-FDTD方法准确性的验证 |
| 4.3.2 无缺陷的金属纳米粒子阵列透射光谱 |
| 4.3.3 引入缺陷的周期性金属纳米粒子阵列透射谱 |
| 4.3.4 周期性金属纳米粒子组成的弯曲波导的研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 隐式LOD-FDTD法在纳米光子器件数值设计方面的应用 |
| 5.1 绝热导波结构 |
| 5.1.1 绝热导波结构概论 |
| 5.1.2 绝热导波结构的数值设计方法 |
| 5.2 绝热导波结构中的模式激励源技术 |
| 5.2.1 绝热导波结构中的模式求解 |
| 5.2.2 绝热导波结构中的模式激励源 |
| 5.3 适用于绝热导波结构设计的通用数值设计方法 |
| 5.3.1 数值设计方法NAMES的理论背景以及描述 |
| 5.3.2 数值设计方法NAMES在简单器件设计中的应用 |
| 5.3.3 顶端最大损耗算法TMLA的实现步骤 |
| 5.3.4 斜率损耗算法SLA的实现步骤 |
| 5.3.5 与理想抛物线形状的对比 |
| 5.3.6 数值设计方法NAMES中关于器件结构划分的讨论 |
| 5.3.7 数值设计方法NAMES在复杂器件设计中的应用 |
| 5.4 无条件稳定LOD-FDTD方法在绝热导波结构设计方面的应用 |
| 5.4.1 任意绝热导波结构的模式重叠积分计算 |
| 5.4.2 隐式LOD-FDTD方法应用于NAMES算法设计的绝热导波结构 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 学位论文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（5）基于双曲超材料的高性能太赫兹折射率传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 研究背景 |
| §1.2 太赫兹技术与超材料简介 |
| §1.2.1 太赫兹波特性及应用 |
| §1.2.2 超材料概述 |
| §1.3 双曲超材料基本概念与工艺制备 |
| §1.3.1 双曲超材料定义及应用 |
| §1.3.2 双曲超材料工艺实现 |
| §1.4 基于微纳结构传感器研究现状及发展 |
| §1.5 论文的研究意义 |
| §1.6 论文的研究内容及安排 |
| 第二章 基本理论及数值模拟计算方法 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 基本原理 |
| §2.2.1 金属介电常数表征 |
| §2.2.2 SPPs的色散原理 |
| §2.2.3 双曲超材料的等效介质理论 |
| §2.3 数值模拟计算方法 |
| §2.3.1 时域有限差分法 |
| §2.3.2 严格耦合波法 |
| §2.4 本章小结 |
| 第三章 偏于非对称介电环境表面晶格共振折射率传感器研究 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 结构设计与数值模拟 |
| §3.3 结果与讨论 |
| §3.3.1 光谱和近场分析 |
| §3.3.2 电介质环境的影响 |
| §3.3.3 几何尺寸和入射角的影响 |
| §3.4 本章小结 |
| 第四章 交叉领结形石墨烯结构等离子体折射率传感器研究 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 结构设计与数值模拟 |
| §4.2.1 结构模型建立 |
| §4.2.2 石墨烯光学性质描述 |
| §4.3 结果与讨论 |
| §4.3.1 结构参数对透射谱的影响 |
| §4.3.2 折射率参量的传感特性分析 |
| §4.4 本章小结 |
| 第五章 基于双曲超材料的超灵敏太赫兹传感器研究 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 结果与讨论 |
| §5.2.1 结构设计与模拟设置 |
| §5.2.2 反射、透射和吸收光谱 |
| §5.2.3 近场分析 |
| §5.2.4 双曲超材料的传感特性 |
| §5.2.5 光栅尺寸和缩放规律的影响 |
| §5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（6）超材料中太赫兹波传输特性的理论分析及应用研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光的用途及未来 |
| 1.2 太赫兹波简介 |
| 1.3 电磁超材料发展概述 |
| 1.3.1 基本概念与研究意义 |
| 1.3.2 电磁超材料的发展史 |
| 1.4 太赫兹吸收器和偏振转换器的发展史 |
| 1.4.1 电磁超材料完美吸收器的发展史 |
| 1.4.2 电磁超材料偏振转换器的发展史 |
| 1.5 可调谐太赫兹吸收器与偏振转换器的研究现状 |
| 1.5.1 基于锑化铟的吸收器与偏振转换器 |
| 1.5.2 基于光导硅的吸收器与偏振转换器 |
| 1.5.3 基于二氧化钒的吸收器与偏振转换器 |
| 1.5.4 基于石墨烯的吸收器与偏振转换器 |
| 1.5.5 基于狄拉克半金属的吸收器与偏振转换器 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第二章 算法简介和理论方法 |
| 2.1 算法及电磁仿真软件简述 |
| 2.1.1 计算电磁学中的计算方法 |
| 2.1.2 计算电磁学中的电磁仿真软件简述 |
| 2.2 电磁场基础理论与波导结构中的色散关系 |
| 2.2.1 电介质中电磁波的波动方程 |
| 2.2.2 色散关系 |
| 2.2.2.1 两层平板波导结构中的色散关系 |
| 2.2.2.2 四层平板波导结构中的色散关系 |
| 2.3 微孔阵列的谐振波长 |
| 2.4 多重干涉理论 |
| 2.4.1 吸收器中的多重干涉理论 |
| 2.4.2 偏振转换器中的多重干涉理论 |
| 2.5 本章总结 |
| 第三章 基于石墨烯的双带近一可调谐超材料吸收器 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 结构和方法 |
| 3.3 仿真和讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于钛酸锶材料的可温控双窄带完美吸收器 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 结构和方法 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.4 被提出的吸收器的可温控性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 高纯度宽带线偏振转换器的实现方法及其开关特性 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 结构设计、理论和方法 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.3.1 垂直入射时的偏振转换性能 |
| 5.3.2 偏振转换特性随材料电磁参数的变化情况 |
| 5.3.3 结构参数对偏振转换特性的影响 |
| 5.3.4 广角特性和偏振角相关开关特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于狄拉克半金属的宽带纯线偏振转换器 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 结构和方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.4 偏振转换的半解析分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（7）基于一维PhC纳米梁腔的表面等离子体激光器结构设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 表面等离子体简介 |
| 1.2 光子晶体基本特性 |
| 1.2.1 光子晶体简介 |
| 1.2.2 1D光子晶体的带隙特性 |
| 1.3 表面等离子体激光器概述 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 国内外发展现状 |
| 1.4 课题研究目的及内容 |
| 1.4.1 课题研究目的 |
| 1.4.2 论文研究内容与章节安排 |
| 第2章 表面等离子体激光器理论基础 |
| 2.1 表面等离子体基本特性 |
| 2.1.1 Drude模型 |
| 2.1.2 金属/介质界面的表面等离极化激元 |
| 2.1.3 表面等离子体的特征长度 |
| 2.1.4 表面等离子体的激发 |
| 2.2 表面等离子体激光器工作原理 |
| 2.2.1 受激辐射放大表面等离子体 |
| 2.2.2 表面等离子体激光器工作原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 表面等离子体纳米激光器的结构设计 |
| 3.1 模拟数值方法与软件介绍 |
| 3.1.1 时域有限差分法概述 |
| 3.1.2 Lumerical FDTD软件简介 |
| 3.2 金属覆盖表面等离子体激光器谐振腔的结构设计 |
| 3.2.1 金属覆盖表面等离子体谐振腔结构设计与建模 |
| 3.2.2 FDTD模拟结果与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 波导耦合表面等离子体激光器的结构设计与分析 |
| 4.1 直条波导表面等离子体耦合腔的结构设计 |
| 4.1.1 直条波导耦合腔结构 |
| 4.1.2 模拟结果分析 |
| 4.2 周期1DPhC表面等离子体耦合腔的结构设计 |
| 4.2.1 周期1DPhC耦合腔的结构设计 |
| 4.2.2 周期1DPhC耦合腔结构参数优化 |
| 4.3 渐变1DPhC表面等离子体耦合腔的结构设计 |
| 4.3.1 渐变1DPhC耦合腔的结构设计 |
| 4.3.2 渐变1DPhC耦合腔结构参数优化 |
| 4.4 表面等离子体激光器功率特性与调制带宽特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）基于优化辛时域多分辨率算法的光子晶体传输特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光子晶体简介 |
| 1.3 辛时域多分辨率法 |
| 1.4 本文的主要研究内容与工作 |
| 第二章 光子晶体 |
| 2.1 光子晶体结构与特性 |
| 2.1.1 光子晶体结构 |
| 2.1.2 光子晶体特性 |
| 2.2 光子晶体制备方法 |
| 2.2.1 机械精密加工法 |
| 2.2.2 胶体晶体法 |
| 2.2.3 激光全息光刻法 |
| 2.3 光子晶体的理论研究方法 |
| 2.3.1 平面波展开法 |
| 2.3.2 时域有限差分法 |
| 2.3.3 传输矩阵法 |
| 2.4 光子晶体的应用 |
| 2.4.1 光子晶体光纤 |
| 2.4.2 光子晶体波导 |
| 2.4.3 光子晶体谐振腔 |
| 2.4.4 高性能反射镜 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 辛时域多分辨率法理论 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 空间域上的时域多分辨率法 |
| 3.2.1 三维迭代公式 |
| 3.2.2 一维和二维迭代公式 |
| 3.3 时间域上的辛积分技术 |
| 3.3.1 辛积分技术理论 |
| 3.3.2 辛时域多分辨率法原理及公式 |
| 3.4 边界条件 |
| 3.4.1 吸收边界条件的作用 |
| 3.4.2 完全匹配层 |
| 3.5 源的加入 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 辛算子的优化及稳定性与数值色散性分析 |
| 4.1 辛算子的求解及优化 |
| 4.1.1 误差函数和时间可逆约束对辛算子的优化 |
| 4.1.2 增长因子和时间可逆约束对辛算子的优化 |
| 4.2 稳定性分析 |
| 4.3 数值色散性分析 |
| 4.3.1 各阶辛算子的数值色散分析 |
| 4.3.2 数值算列 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 各种形态光子晶体的传输特性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光子晶体带隙特性研究 |
| 5.2.1 建立几何模型 |
| 5.2.2 光子晶体反/透射及带隙特性 |
| 5.3 各参数对光子晶体传输特性的影响 |
| 5.3.1 周期数对带隙的影响 |
| 5.3.2 介质比对带隙的影响 |
| 5.3.3 介质层厚度比对带隙的影响 |
| 5.3.4 互换介质层材料位置对带隙的影响 |
| 5.4 三元介质层光子晶体的带隙特性研究 |
| 5.4.1 几何模型 |
| 5.4.2 透射谱带隙特性 |
| 5.5 缺陷层光子晶体的带隙特性研究 |
| 5.5.1 单一缺陷层光子晶体的带隙特性分析 |
| 5.5.2 多缺陷层光子晶体的带隙特性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（10）基于季冻区路基土介电特性量测含水率的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析 |
| 1.2.1 探地雷达在道路工程中的应用现状 |
| 1.2.2 基于介电特性量测含水率的研究现状 |
| 1.2.3 国内外文献综述的简析 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 电磁学基本理论及探地雷达探测原理 |
| 2.1 探地雷达电磁学基础 |
| 2.1.1 麦克斯韦方程组 |
| 2.1.2 电磁波在介质中传播规律 |
| 2.2 探地雷达探测原理 |
| 2.2.1 探地雷达工作原理 |
| 2.2.2 探地雷达探测方式 |
| 2.2.3 探地雷达工作参数 |
| 2.3 FDTD法简述 |
| 2.3.1 FDTD法基本原理 |
| 2.3.2 FDTD法解的稳定性 |
| 2.3.3 FDTD法吸收边界条件 |
| 2.3.4 gprMax正演软件简介 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 路基土介电特性研究 |
| 3.1 常温下路基土介电性质试验研究 |
| 3.1.1 试验方案 |
| 3.1.2 试验结果准确性验证 |
| 3.1.3 常温下路基土试验结果分析 |
| 3.1.4 高含水率下试验结果分析 |
| 3.2 路基冻结状态介电性质试验研究 |
| 3.2.1 试验方案 |
| 3.2.2 冻结状态下试验数据及结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 探地雷达提取路基土介电常数正演分析 |
| 4.1 雷达波在单层结构中的传播特性 |
| 4.1.1 单层模型的建立 |
| 4.1.2 介电常数变化对GPR回波影响分析 |
| 4.1.3 电导率变化对GPR回波影响分析 |
| 4.1.4 两电磁参数同时变化对GPR回波影响分析 |
| 4.2 雷达信号在双层结构中的传播特性 |
| 4.2.1 双程模型的建立 |
| 4.2.2 上层介电常数变化对GPR回波影响分析 |
| 4.2.3 上层电导率变化对GPR回波影响分析 |
| 4.2.4 下层介电常数变化对GPR回波影响分析 |
| 4.3 雷达信号在不均匀介质中的传播特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 探地雷达量测含水率室外试验 |
| 5.1 室外模型试验过程 |
| 5.1.1 试验方案 |
| 5.1.2 雷达数据初步处理 |
| 5.2 试验结果时域分析 |
| 5.2.1 雷达数据处理 |
| 5.2.2 时域结果分析 |
| 5.3 试验结果频域分析 |
| 5.3.1 峰值主频变化与含水率关系分析 |
| 5.3.2 频带能量百分比与含水率关系分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
四、介质频率选择表面FDTD法分析（论文参考文献）
- [1]太赫兹波在高温磁化等离子体中的传输特性研究[D]. 周志坤. 西北师范大学, 2021(12)
- [2]二维及类二维光子晶体在狄拉克频率处的局域特性研究[D]. 胡磊. 合肥工业大学, 2021(02)
- [3]整系统电磁脉冲响应的电磁拓扑分析方法研究[D]. 孙东阳. 西安电子科技大学, 2020(02)
- [4]纳米光子学中的无条件稳定时域有限差分法研究[D]. 梁图禄. 电子科技大学, 2020(03)
- [5]基于双曲超材料的高性能太赫兹折射率传感器研究[D]. 杨秀华. 桂林电子科技大学, 2020(04)
- [6]超材料中太赫兹波传输特性的理论分析及应用研究[D]. 张建国. 山西大学, 2020(12)
- [7]基于一维PhC纳米梁腔的表面等离子体激光器结构设计[D]. 杨悦. 北京工业大学, 2020(06)
- [8]基于优化辛时域多分辨率算法的光子晶体传输特性分析[D]. 李猛. 安徽大学, 2020(07)
- [9]采用CN-FDTD研究不同介电常数对PRDGS传输特性的影响[J]. 金涛斌,刘正文,罗雨,罗毅彪. 电力学报, 2020(01)
- [10]基于季冻区路基土介电特性量测含水率的应用研究[D]. 张越. 哈尔滨工业大学, 2019(02)