检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2009年第6期29卷 1638-1643页

作者：王卉曾(?) 宋国峰复旦大学材料科学系上海200433 中国科学院半导体研究所北京100083

分析了980 nm波长的光在透过制作在金膜上的亚波长周期性孔阵时的透射增强现象。通过建立中心带缺陷孔的三角晶格的孔阵模型,并采用三维时域有限差分方法对该模型的透射情况进行模拟分析。结果表明通过优化孔阵周期参数可以对特定波长... 详细信息

分析了980 nm波长的光在透过制作在金膜上的亚波长周期性孔阵时的透射增强现象。通过建立中心带缺陷孔的三角晶格的孔阵模型,并采用三维时域有限差分方法对该模型的透射情况进行模拟分析。结果表明通过优化孔阵周期参数可以对特定波长的光实现一定程度的选择透过性。当孔阵周期为450 nm,中心缺陷孔径为400 nm,孔阵中单个孔孔径为150 nm时,980 nm波长光透过该孔阵时具有明显的透射增强效应,并且距孔阵表面3 μm的远场光斑尺寸被局限在亚波长尺度(880 nm)。研究了使用聚焦离子束在金膜上制备孔阵的工艺,成功研制了与设计尺寸一致的孔阵。这种孔阵可以集成在980 nm垂直腔面发射激光器上,用于改善器件的远场光学特性。

关键词：表面等离子体光子学亚波长周期性孔阵的透射增强效应三维时域有限差分方法聚焦离子束

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基于FDTD方法的垂直接地体冲击时-频特性分析

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电瓷避雷器 2018年第1期 68-76页

作者：陶玉郎冯建伟张其林申元侯文豪姜苏王梦寒南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 苏州市气象局江苏苏州215000 云南电网有限责任公司电力科学研究院昆明650217 贵州省电力设计研究院贵阳550000

基于L-D(Liew and Darveniza)提出的土壤非线性击穿效应模型,根据电磁场理论开发了一套三维时域有限差分(3-D FDTD)算法,建立了垂直接地体仿真模型,利用该模型于时域内从电场强度,电导率分布,最大暂态地电位升和暂态冲击阻抗的角度来研... 详细信息

基于L-D(Liew and Darveniza)提出的土壤非线性击穿效应模型,根据电磁场理论开发了一套三维时域有限差分(3-D FDTD)算法,建立了垂直接地体仿真模型,利用该模型于时域内从电场强度,电导率分布,最大暂态地电位升和暂态冲击阻抗的角度来研究了不同接地体长度和不同电流幅值对垂直接地体冲击散流特性的影响,于频域内从电场强度和电导率分布的角度来研究了垂直接地体在不同正弦电流频率中的散流特性。研究表明:1)接地体长度越长,土壤横向击穿区域越小,纵向击穿区域越大,最大暂态地电位升越小,暂态冲击阻抗越小;2)电流幅值越大,土壤横向和纵向击穿区域越大,最大暂态地电位升越大,暂态冲击阻抗越小;3)正弦电流频率越高,土壤的"趋肤效应"越强,极大影响了接地体的散流过程。

关键词：垂直接地体土壤非线性击穿三维时域有限差分方法时-频特性冲击特性

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超高频波驱动的大面积平面表面波等离子体源的研究

超高频波驱动的大面积平面表面波等离子体源的研究

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作者：昌锡江复旦大学

学位级别：博士

随着等离子体科学研究的不断深化、发展,等离子体技术被应用于非常广泛的领域,特别是在集成电路制造、材料处理等方面,等离子体技术具有特别的优势,是不可或缺的。而等离子体源的研究是推动等离子体技术应用发展的关键因素。近年来,随... 详细信息

随着等离子体科学研究的不断深化、发展,等离子体技术被应用于非常广泛的领域,特别是在集成电路制造、材料处理等方面,等离子体技术具有特别的优势,是不可或缺的。而等离子体源的研究是推动等离子体技术应用发展的关键因素。近年来,随着大面积等离子体处理如大规模集成电路的加工、太阳能电池材料以及大规模平板显示等应用需要的增加,开发能够产生大面积、高密度均匀等离子体的等离子体源就成为该领域的研究重点。表面波等离子体源相比较其他类型的源,能够很好的满足等离子体处理所需要的高密度、空间均匀及高活性化的特点。但是尽管目前平面结构的主流表面波等离子体源能够产生相当的等离子体面积,但是对于未来的大面积光电池板、大面积显示屏等产业应用所需要的米量级的等离子体还显力不从心。本文的主要工作就是基于平面表面波等离子体源的工作原理,开发了一套新型大面积平面表面波等离子体发生装置,同时搭建了相应的探针诊断系统用于对该等离子体源产生的等离子体进行诊断。具体创新性内容如下：(1)使用915MHz超高频电磁波代替传统表面波等离子体使用的2.45GHz微波,解决了放电面积大型化在波导结构上的制约,并且能以较低的电子密度维持纯表面波模式,在增大放电面积的同时使能耗有所降低；(2)在传统的狭缝天线理论基础上,开发了新型的圆柱形谐振腔结构,从而使大面积表面波放电在工程结构上得以实现。在等离子体放电实验中,通过对等离子体参数的诊断,验证了表面波激发等离子体的稳定性,之后通过一系列的优化设计,使高密度均匀等离子体能够达到约60cm直径。(3)验证了等离子体源的性能后,使用氩气、氨气混合等离子体进行了大面积的等离子体表面修饰改性实验,成功的在高聚物表面修饰了氨基,并且在处理的均匀性上,与之前的诊断结果相吻合。(4)通过使用三维时域有限差分方法对谐振腔内电磁场模式进行了数值计算,根据结果对谐振腔结构进行了进一步的优化,在等离子体均匀性维持不变的情况下,大大提高了等离子体电子密度,即更好的能量耦合效率。

关键词： 915MHz UHF波大面积表面波等离子体表面等离子体激元开槽天线圆柱形谐振腔结构三维时域有限差分方法

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1.55 μm波段硅基Ⅲ-Ⅴ族方形微腔量子点激光器

1.55 μm波段硅基Ⅲ-Ⅴ族方形微腔量子点激光器

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作者：杨苑青北京邮电大学

学位级别：硕士

随着微电子器件的尺寸日益逼近物理极限,电互连带来的延时以及功耗问题制约着集成电路的发展。因此,人们利用光子代替电子作为信息载体,完成信息的高效传输,也就是光互连。将一些光子学器件集成到微电子电路芯片上,有助于实现硅基光电... 详细信息

随着微电子器件的尺寸日益逼近物理极限,电互连带来的延时以及功耗问题制约着集成电路的发展。因此,人们利用光子代替电子作为信息载体,完成信息的高效传输,也就是光互连。将一些光子学器件集成到微电子电路芯片上,有助于实现硅基光电子集成。在硅衬底上直接外延生长Ⅲ-Ⅴ族材料是实现硅基光源的最有前景的方法之一。同时,量子点结构可以有效减少材料生长过程中出现的高密度穿透位错,并大幅提高激光器的工作寿命,已成为硅基光电子集成的首选方案之一。此外,在波长为1.31μm和1.55 μm的通信波段,激光器的损耗较低,有利于硅基光电芯片的制备。对于L31μm波段的硅基激光器,前人已做了十分充分的研究,但在1.55μm波段的硅基量子点激光器上仍存在着很大的研究空间。与1.31μm波段相比,硅基光电芯片在1.55μm波段中具有更低的损耗,适用于中/长距离通信中的低损耗传输,并且可以与其他器件兼容以实现大规模硅基片上集成。另外,方形微腔激光器中的模式光场均匀地分布在腔内,对侧壁粗糙度的依赖性较小,适合与其他器件耦合。近些年来对于1.55μm波段方形微腔激光器的研究工作多集中在InP衬底上。但InP晶片尺寸小、脆性大,并且价格昂贵,难以应用于大规模光电集成系统中。因此,对1.55 μm波段硅基Ⅲ-Ⅴ族方形微腔量子点激光器的研究是十分有必要的。基于以上背景,我们开展了对1.55μm波段硅基InAs/InGaAs量子点方形微腔激光器及其集成结构的设计和优化研究,主要的成果如下:(1)对带输出波导结构的硅基InAs/InGaAs方形微腔量子点激光器结构进行设计与优化。通过在方形微腔激光器的一边中点处连接输出波导,实现了激光器的定向单模输出。同时,我们设计了一种新的硅基激光器材料结构使激射波长扩展至1.55 μm波段。此结构是在硅衬底上直接外延生长InGaAs成核层,不需要生长InP过渡层就可以制备1.55 μm波段硅基激光器,降低了工艺复杂度,有利于硅基光电集成。另外,我们对方形微腔激光器的结构参数和光学模式特性进行了分析,详细研究了微腔边长、输出波导宽度、包层厚度和刻蚀深度对方形微腔品质因子的影响。结果表明,当方形微腔激光器的边长为16μm,波导宽度为1.0μm,包层厚度为1.7μm,刻蚀深度为3.95μm时,方形微腔激光器能够在1546.70nm波长处实现品质因子高达3051.64的单模激射。(2)提出了一种基于切角方形微腔激光器与双锥型波导的片上集成结构。将切角方形微腔激光器与锥形Ⅲ-Ⅴ族波导连接,锥形Ⅲ-Ⅴ族波导进一步与锥形硅波导垂直耦合,实现切角方形微腔激光器的定向输出。此结构可以通过选区生长工艺在SOI(Silicon-on-Insular)衬底上进行材料的制备。结果表明,当方形微腔激光器的切角宽度为3.5μm,锥形Ⅲ-Ⅴ族波导的长度为20μm,锥形硅波导的锥尖宽度和高度分别为0.2 μm和0.7 μm时,激光器能在1564.71 nm波长处实现激射,对应的品质因子为1621.05。切角方形微腔激光器与锥形Ⅲ-Ⅴ族波导之间的光耦合效率为53.5%。

关键词：硅基方形微腔激光器类回音壁型光学模式三维时域有限差分方法切角方形微腔激光器双锥形波导

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半导体微盘谐振腔的模式特性研究

半导体微盘谐振腔的模式特性研究

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作者：罗贤树中国科学院半导体研究所

学位级别：硕士

半导体微腔激光器具有高集成度、低阈值、低功耗等优点，在光通信、光互联和光神经网络等方面有广阔的应用前景。半导体微盘激光器作为最早发展起来的微腔激光器，已成为各国科学家研究的热点。\n 半导体微盘激光器的数值分析是器件... 详细信息

半导体微腔激光器具有高集成度、低阈值、低功耗等优点，在光通信、光互联和光神经网络等方面有广阔的应用前景。半导体微盘激光器作为最早发展起来的微腔激光器，已成为各国科学家研究的热点。\n 半导体微盘激光器的数值分析是器件制作的基础，本论文运用时域有限差分方法、散射矩阵方法和有效折射率方法对二维圆形微腔和三维圆盘进行了数值模拟，考察了它们的模式特性，获得了如下研究成果。\n 运用三维时域有限差分(FDTD)方法和散射矩阵方法，本文讨论了纵向折射率分布为n3/3.4/n3的对称圆盘结构的模式特性，其中n3从1.0变化到3.17。对于半径为1μm，厚度为0.2μm的对称微盘，散射矩阵方法和时域有限差分方法得到的HE7，1模式的模式波长几乎完全一致。但是对于模式品质因子而言，当n3从1.0变化到2.6时，两种方法得到的品质因子吻合的比较好。但当n3>2.6以后，三维FDTD方法得到的品质因子因为纵向光场的弱限制而急剧下降；散射矩阵方法由于没有考虑纵向光场的泄漏，得到的结果与FDTD方法的差别很大。有效折射率方法得到的模式波长与前两种方法得到的结果很吻合，但是虽然它也没有考虑纵向光场泄漏，它所得到的品质因子却比散射矩阵的要小得多。此外，品质因子在n3=2.6左右的急剧降低说明三维圆盘的纵向光场限制存在明显的强弱之分。\n 运用FDTD方法对半径为1μm，厚度为0.2μm，衬底无限厚的圆盘的模拟发现，当衬底折射率nSub从2.0变化到3.17时，圆盘横向基模和一阶模的模式波长的变化存在反交叉耦合现象。进一步的分析发现，当nsub=2.7左右时，一阶模式的品质因子突然增大一个数量级，出现了一个增强峰。把这一现象归结为横向基模与一阶模之间的模式耦合导致的品质因子增强效应。这种效应能够在高折射率衬底圆盘中得到高品质因子的模式。\n 运用FDTD方法分析了半径为2μm，厚度为0.2μm的半导体微盘激光器的刻蚀深度对模式频率和品质因子的影响。对于HE21,1模式，当刻蚀深度小于3.2μm时，其品质因子随着刻蚀深度的增加而增加。此后，品质因子随着刻蚀深度的进一步增加开始振荡，振荡幅度介于1.3×103和3.0×103之间，振荡周期约为1μm。当刻蚀深度为3.3μm时，品质因子达到它的第一个峰值。由此可见，可以通过优化刻蚀深度，使品质因子处于最大值，从而实现激光器的低阈值激射。

关键词：半导体光学微腔微盘激光器微盘谐振腔三维时域有限差分方法散射矩阵有效折射率法

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表面等离子体晶体在半导体发光器件中的应用

表面等离子体晶体在半导体发光器件中的应用

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作者：王卉复旦大学

学位级别：硕士

本论文对表面等离子体这一物理现象的性质进行了论述,这种现象被认为是光与导体表面的电子相互作用产生的。本文介绍了研究这种现象的主要方法,特别是对金属膜上亚波长周期性结构的透射增强现象进行了深入的探讨,同时,也为将该结构应用... 详细信息

本论文对表面等离子体这一物理现象的性质进行了论述,这种现象被认为是光与导体表面的电子相互作用产生的。本文介绍了研究这种现象的主要方法,特别是对金属膜上亚波长周期性结构的透射增强现象进行了深入的探讨,同时,也为将该结构应用于半导体发光器件做了大量的研究工作,论文的主要工作和研究成果如下: 首先,本文分析了980nm波长的光在透过制作在金膜上亚波长周期性孔阵的透射情况,该孔阵为中心带缺陷孔的三角晶格孔阵,孔阵中的孔均为圆柱形空气孔。通过三维时域有限差分方法进行分析表明,调整孔阵周期和两种空气孔的孔径,可以对特定波长的入射光实现透射增强,这种增强现象可以用表面等离子体效应解释。当孔阵周期为450nm,中心缺陷孔径为400nm,孔阵中单个孔孔径为150nm时,980nm波长光透过该孔阵时具有明显的透射增强效应,并且远场(距表面3微米)光斑尺寸被局限在亚波长尺度(880nm)。本论文还阐述了在垂直腔面发射激光器(VCSEL)的基础上制作表面等离子体晶体调制增强的激光器的方法,从理论设计、工艺制作等方面对集成有亚波长周期性孔阵的底发射VCSEL器件制作进行了研究,并分析了在制备过程中的一些关键工艺。通过使用聚焦离子束设备,我们在溅射于二氧化硅介质层的金膜上成功研制了与设计尺寸一致的孔阵,这种孔阵可以集成在980nm垂直腔面发射激光器上,用于改善器件的远场光学特性。

关键词：激光器表面等离子体光子学亚波长周期性孔阵透射增强效应三维时域有限差分方法聚焦离子束

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中低压配电线路雷电感应过电压研究进展

中低压配电线路雷电感应过电压研究进展

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第34届中国气象学会年会

作者：张亮靳小兵孙蕊卜俊伟张琨四川省防雷中心四川省气候中心

随着社会经济的快速发展,电力系统已经成为国民经济和社会发展的重要支柱。我国6-35k V中低压配电线路是配电网的重要组成部分,近年来由感应雷击所造成的故障率占雷击总故障概率的90%以上。基于此,本文对雷电感应过电压的形成机理进行... 详细信息

随着社会经济的快速发展,电力系统已经成为国民经济和社会发展的重要支柱。我国6-35k V中低压配电线路是配电网的重要组成部分,近年来由感应雷击所造成的故障率占雷击总故障概率的90%以上。基于此,本文对雷电感应过电压的形成机理进行详细的介绍,并对近年来国内外雷电感应过电压的计算方法、耦合模型进行系统的总结和归纳。同时,应用三维时域有限差分方法（FDTD）计算配电线路上雷电感应电压,并对该程序的结果进行验证。

关键词：配电线路回击三维时域有限差分方法传输线理论感应过电压

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