检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2008年第10期57卷 6290-6297页

作者：魏兵葛德彪王飞西安电子科技大学物理系西安710071

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... 详细信息

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zt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

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电各向异性色散介质电磁散射的三维递推卷积-时域有限差分方法分析

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物理学报 2007年第8期56卷 4509-4514页

作者：杨利霞葛德彪魏兵西安电子科技大学物理系西安710071

根据递推卷积原理,将磁化等离子体的频域介电系数过渡到时域,通过引入时域复数极化率张量和时域复数电位移矢量,得到了磁化等离子体的三维时域有限差分方法迭代式.为了验证该方法,用它计算了非磁等离子体球的后向雷达散射截面,与移位算... 详细信息

根据递推卷积原理,将磁化等离子体的频域介电系数过渡到时域,通过引入时域复数极化率张量和时域复数电位移矢量,得到了磁化等离子体的三维时域有限差分方法迭代式.为了验证该方法,用它计算了非磁等离子体球的后向雷达散射截面,与移位算子法结果符合很好.应用该方法计算和分析了磁化等离子体球的电磁波散射,发现其后向散射时域波形明显出现了交叉极化分量.

关键词：递推卷积磁化等离子体电磁散射时域有限差分方法

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磁化铁氧体材料电磁散射递推卷积-时域有限差分方法分析

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物理学报 2007年第12期56卷 6937-6944页

作者：杨利霞葛德彪王刚阎述江苏大学通信工程系镇江212013 西安电子科技大学物理系西安710071

根据递推卷积原理,将磁化铁氧体材料的频域磁导率过渡到时域,通过引入时域复数磁化率张量和时域复数磁感应强度矢量,提出了磁化铁氧体材料电磁散射的三维时域有限差分方法.为了验证该方法,用它计算了磁化铁氧体球的后向雷达散射截面,与... 详细信息

根据递推卷积原理,将磁化铁氧体材料的频域磁导率过渡到时域,通过引入时域复数磁化率张量和时域复数磁感应强度矢量,提出了磁化铁氧体材料电磁散射的三维时域有限差分方法.为了验证该方法,用它计算了磁化铁氧体球的后向雷达散射截面,与文献结果符合很好.计算结果表明,该方法是分析磁化铁氧体材料电磁散射一种可行的方法.

关键词：递推卷积磁化铁氧体电磁散射时域有限差分方法

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时域有限差分方法及其在光子晶体中应用

时域有限差分方法及其在光子晶体中应用

引用

作者：熊志刚中国科学院物理研究所

学位级别：博士

光子晶体是周期性结构的介电体，即其折射率在空间做周期性的变化。类比于传统晶体中周期性的品格势场对电子的调制，在光子晶体中，周期性的介电体对光子的调制可产生光子带隙，即在一定的频率范围内，光子的态密度为零，光不能在晶体... 详细信息

光子晶体是周期性结构的介电体，即其折射率在空间做周期性的变化。类比于传统晶体中周期性的品格势场对电子的调制，在光子晶体中，周期性的介电体对光子的调制可产生光子带隙，即在一定的频率范围内，光子的态密度为零，光不能在晶体中传播，而被全反射。这一独特的性质可以用来控制光的传播以及控制原子的自发辐射行为。现在，光子晶体已应用在光波导，微腔，滤波器，波分复用器，光开关及低阈值激光器等领域。\n 光子晶体的数值计算方法主要有两大类，一是频域方法，一是时域方法。时域方法中，时域有限差分方法最早由Yee在1966年提出，经过许多年的发展和完善，如今已成为计算电磁学的标准方法。将其应用在光子晶体的数值模拟中，可以用来计算色散关系，透过谱，反射谱，电磁场稳态分布及时间响应等等。本文采用Yee算法，结合Gedney的完全匹配层吸收边界条件，发展了完善的时域有限差分数值计算工具，同时结合辅助微分方程方法来达到模拟色散介质的目的。\n 用这一方法来模拟锥形柱组成的二维光子晶体平板，得出由于垂直方向的不对称性，它的TE-like本征模和TM-like本征模之间会发生耦合，从而可以用做集成光学中的偏振转换器。对ZnO光子晶体微腔的模拟，发现当引入损耗后，微腔的Q值变化不仅与损耗大小有关，还与微腔本征模与有耗介质的重叠程度有关。笔者还对基于ZnO的平板光子晶体激光器进行了初步的理论设计和实验研究。

关键词：光子晶体数值计算时域有限差分方法晶体微腔自发辐射

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斜入射周期结构模拟的迭代时域有限差分方法

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光子学报 2015年第11期44卷 106-112页

作者：沈晨阳方明黄志祥吴先良安徽大学电子信息工程学院计算智能与信号处理教育部重点实验室合肥230039 合肥师范学院电子信息工程学院合肥230061

基于时域有限差分法引入一种基于迭代的算法,主要原理是通过时间步进方式,用先迭代产生的已知场近似当前迭代所需的未知场,使近似场和真实场之差随迭代次数的增加而逐渐减小.探讨了该算法的具体实现过程,给出了收敛性分析,发现无限长金... 详细信息

基于时域有限差分法引入一种基于迭代的算法,主要原理是通过时间步进方式,用先迭代产生的已知场近似当前迭代所需的未知场,使近似场和真实场之差随迭代次数的增加而逐渐减小.探讨了该算法的具体实现过程,给出了收敛性分析,发现无限长金板反射系数的计算结果与解析解在数值上高度一致,从而验证了该方法的正确性.将该算法引入到三维色散结构模型仿真中,从理论上验证了在硅表面放置纳米圆柱结构所具有的超透射现象.研究表明,所构建方法克服了传统方法受入射角度限制、缺少时域场演化过程和需要大量网格剖分等方面的缺点,为色散周期结构在斜入射条件下的传输特性研究提供了新的解决途径.

关键词：斜入射传输特性时域有限差分方法周期结构迭代算法

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基于直接离散方式的磁化铁氧体材料电磁散射的时域有限差分方法分析

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物理学报 2008年第5期57卷 2936-2940页

作者：杨利霞葛德彪赵跃华王刚阎述江苏大学通信工程系镇江212013 西安电子科技大学物理系西安710071

根据磁化铁氧体材料的磁场强度和磁感应强度之间色散的本构关系式,利用时间微分算子/t和jω的时域和频域对应关系,将磁化铁氧体材料频域的本构关系转化为时域的本构关系,然后将时间微分算子/t在时域采用直接离散的方式,得到磁场强度和... 详细信息

根据磁化铁氧体材料的磁场强度和磁感应强度之间色散的本构关系式,利用时间微分算子/t和jω的时域和频域对应关系,将磁化铁氧体材料频域的本构关系转化为时域的本构关系,然后将时间微分算子/t在时域采用直接离散的方式,得到磁场强度和磁感应强度的时域有限差分迭代式.数值结果表明,该方法易于实现,简单可行,并节约内存.

关键词：电磁散射磁化铁氧体时域有限差分方法直接离散方法

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时域有限差分方法的改进及在多物理场中的应用

时域有限差分方法的改进及在多物理场中的应用

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作者：牛凯坤安徽大学

学位级别：博士

时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)方法是一种对微分形式的麦克斯韦旋度方程进行中心差分离散化处理的时域递推算法,该方法可以直接获得电磁场在任意时间和空间上的解,经过50余年不断的完善和发展,FDTD方法已经成为了... 详细信息

时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)方法是一种对微分形式的麦克斯韦旋度方程进行中心差分离散化处理的时域递推算法,该方法可以直接获得电磁场在任意时间和空间上的解,经过50余年不断的完善和发展,FDTD方法已经成为了当今计算电磁学领域最流行的数值算法,并在诸多工程领域如微波器件、天线、超材料的设计,隐身飞机、舰艇等军事目标的雷达散射截面仿真,电路封装、电磁兼容和信号完整性分析等获得了广泛的应用。然而FDTD方法在处理实际问题当中也遇到了一些问题需要改进和发展:FDTD方法时间和空间离散步长的选取受到了稳定性和收敛性的限制,尤其面对电大和含精细结构的目标时,计算效率会大幅度降低;FDTD方法不仅可以精确求解麦克斯韦方程,亦在与其他物理方程的多物理场联合求解上展现出了极强的潜力,然而此方面的工作相对较少。基于FDTD方法存在的一些缺陷以及研究发展过程中多物理场仿真的迫切需求,论文开展了以下具体的研究工作:1、提出了随机混合显式隐式时域有限差分方法以处理电介质的不确定性,解决了人体组织和器官等介电参数具有统计随机特性物质的高效电磁模拟问题。所提的随机方法通过单次计算便可以得到宽频带电磁场的均值和方差,同时其时间步长不再受最细网格单元大小的限制,使其在处理空间分辨率具有高对比度的结构时具有更高的计算效率。2、基于弱条件稳定(weakly conditionally stable,WCS)和混合显式隐式(hybrid implicit-explicit,HIE)的FDTD方法提出了人工各项异性WCS-FDTD方法和HIE-FDTD方法,克服了精度与效率间的矛盾。所提算法将人工各向异性参数引入隐式算法以优化数值色散误差、提高计算精度,与此同时并没有增加计算的复杂度和物理内存的消耗。3、将FDTD方法的应用范围拓展到多物理场的仿真之中。实现了麦克斯韦-布洛克方程的自洽求解以描述增益媒质的四能级原子系统模型,并基于增益媒质与异常光传输的耦合机制提出了一种新颖的结构以降低欧姆损耗完全补偿时的阈值;实现了麦克斯韦-流体动力学方程的自洽求解来描述物体的非线性特性,并实现了旋转对称结构对二次谐波极化状态控制和准周期非线性超材料角动量的高维度转换,解决了传统的数值模型难以精准描述材料非线性特性的问题。

关键词：时域有限差分方法弱条件稳定随机分析人工各向异性参数多物理场仿真

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等离子体的交替方向隐式时域有限差分方法

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红外与毫米波学报 2004年第5期23卷 363-366页

作者：刘少斌莫锦军袁乃昌国防科学技术大学电子科学与工程学院

首次把交替方向隐式时域有限差分法 (ADI FDTD)推广到色散介质———无碰撞非磁化等离子体中 ,计算了非磁化等离子体与电磁波的相互作用 ,使用ADI技术给出了无碰撞等离子体介质中的ADI FDTD迭代公式 .并解析地证明了等离子体ADI FDTD算... 详细信息

首次把交替方向隐式时域有限差分法 (ADI FDTD)推广到色散介质———无碰撞非磁化等离子体中 ,计算了非磁化等离子体与电磁波的相互作用 ,使用ADI技术给出了无碰撞等离子体介质中的ADI FDTD迭代公式 .并解析地证明了等离子体ADI FDTD算法也是无条件稳定的 .数值计算表明 ,等离子体ADI FDTD算法与传统的FDTD的计算结果吻合 ,计算效率更高 .

关键词： ADI-FDTD 磁化等离子体交替方向隐式时域有限差分法无条件稳定隐式色散介质迭代公式时域有限差分方法算法电磁波

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一种新型的高阶时域有限差分方法

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电子与信息学报 2020年第2期42卷 425-429页

作者：许杰徐珂黄志祥安徽大学电子信息工程学院

相比于传统高阶时域有限差分算法(FDTD)而言,该文提出了一种改进的高阶FDTD的优化方法,该算法基于安培环路定律,通过计算机技术寻找到一组最优的系数使得FDTD方法的全局色散误差达到最小,通过不同分辨率下的点源辐射模拟证明了该方法在... 详细信息

相比于传统高阶时域有限差分算法(FDTD)而言,该文提出了一种改进的高阶FDTD的优化方法,该算法基于安培环路定律,通过计算机技术寻找到一组最优的系数使得FDTD方法的全局色散误差达到最小,通过不同分辨率下的点源辐射模拟证明了该方法在较低分辨率的情况下仍然具有极低的相位误差,对于解决电大尺寸结构建模中的数值色散等问题提供了有效的解决方案。

关键词：时域有限差分方法相位误差优化算法安培环路定律

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基于时域有限差分方法求解薛定谔方程

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系统工程与电子技术 2010年第10期32卷 2121-2123,2140页

作者：况晓静吴先良黄志祥陈明生安徽大学电子科学与技术学院安徽合肥230039 合肥师范学院物理与电子工程系安徽合肥230061

时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)方法广泛应用于电磁场仿真领域,并与量子力学理论相结合来求解时域薛定谔方程,然而数值计算中的稳定性研究缺少理论方面的探讨。基于冯.诺依曼的稳定性分析方法得到了时域薛定谔方程... 详细信息

时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)方法广泛应用于电磁场仿真领域,并与量子力学理论相结合来求解时域薛定谔方程,然而数值计算中的稳定性研究缺少理论方面的探讨。基于冯.诺依曼的稳定性分析方法得到了时域薛定谔方程的一维以及多维的稳定性条件,并且讨论了在不同势能情况下该稳定性条件的表现形式。数值结果充分证明了结论的正确性。

关键词：时域有限差分方法薛定谔方程数值稳定性条件

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