检索结果-内蒙古大学图书馆

激光与光电子学进展 2020年第11期57卷 300-304页

作者：陈盈王杰高焘朱伟林王向峰黄峰福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108

基于有限差分时域方法(FDTD),设计了两种具有增强线结构的太赫兹线栅偏振器,用于消除重力和空气扰动对偏振器性能的影响;利用飞秒激光微加工制备了偏振器,通过时域太赫兹光谱测试偏振器的性能,并将其与商用线栅偏振器进行了比较,发现偏... 详细信息

基于有限差分时域方法(FDTD),设计了两种具有增强线结构的太赫兹线栅偏振器,用于消除重力和空气扰动对偏振器性能的影响;利用飞秒激光微加工制备了偏振器,通过时域太赫兹光谱测试偏振器的性能,并将其与商用线栅偏振器进行了比较,发现偏振器的透射率与FDTD结果吻合,具有不连续增强线的偏振器的偏振度和消光比优于商用线栅偏振器。

关键词：激光光学偏振器太赫兹飞秒激光微加工有限差分时域方法

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基于表面等离子体共振效应的椭圆柱银纳米线的光力研究

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光子学报 2012年第11期41卷 1331-1334页

作者：高永毅钟慧周仁龙占世平湖南科技大学物理学院湖南湘潭411201 湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201

运用有限时域差分方法,研究了两椭圆柱银纳米线之间的光力及其物理机制,并且分析了椭圆柱银纳米线的尺寸以及相对位置对光力的影响.结果表明:椭圆柱银纳米线的尺寸以及相对位置等结构参量的变化导致两椭圆柱银纳米线之间光力的明显变化... 详细信息

运用有限时域差分方法,研究了两椭圆柱银纳米线之间的光力及其物理机制,并且分析了椭圆柱银纳米线的尺寸以及相对位置对光力的影响.结果表明:椭圆柱银纳米线的尺寸以及相对位置等结构参量的变化导致两椭圆柱银纳米线之间光力的明显变化.由于局域耦合共振,Ag纳米颗粒间的内壁上存在电子的振荡行为,将微腔中光子的能量转化成电子集体振荡的动能,这使得微腔中的电磁场能量减小到负能态,从而产生收缩的负光力.因此,Ag纳米颗粒间相互吸引.

关键词：有限差分时域方法表面等离子体共振银纳米线光力局域耦合共振

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几何动理学理论和模拟方法

几何动理学理论和模拟方法

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作者：于治中国科学技术大学

学位级别：博士

物理问题的本质是几何问题。客观物理规律应该采用无关于具体坐标系的“几何”语言来表述。对一个物理系统的模拟应该是对其时空中几何结构的再现,只有当模拟算法的离散结构与物理系统的几何结构相符合的时候,才能正确而有效地再现物理... 详细信息

物理问题的本质是几何问题。客观物理规律应该采用无关于具体坐标系的“几何”语言来表述。对一个物理系统的模拟应该是对其时空中几何结构的再现,只有当模拟算法的离散结构与物理系统的几何结构相符合的时候,才能正确而有效地再现物理系统演化规律。本文在归纳、总结磁化等离子体几何动理学基本理论框架的基础上,给出了将其转换成数值模拟算法的一般化途径;并通过模拟验证了几何动理学方法与传统经典动理学理论的一致性。几何动理学理论以微分几何的语言来描述等离子体动理学体系。等离子体中宏观电磁场对粒子的作用体现为Poincaré-Cartan-Einstein 1-形式,沿着粒子世界线对Poincaré-Cartan-Einstein 1-形式积分可以得到电磁场中带电粒子的作用量。粒子相空间宏观分布函数描述的是在粒子世界线的相空间宏观分布状态,沿着世界线分布函数是个常数。将空间中带电粒子的作用量与电磁场的作用量相加得到得到整个Vlasov-Maxwell体系的作用量。由最小作用原理,可以通过变分法给出粒子运动的Hamilton方程和描述电磁场演化的Maxwell方程。进一步,借助Lie坐标变换方法,通过引入规范场S分解粒子轨迹扰动的多时空尺度结构。在几何动理学理论的基础上,本文给出了几何动理学模拟的一般性算法。分布函数从相空间到构型空间的纤维积分,和电磁场从构型空间到相空间的拉回变换,都可以表示成包含Dirac-δ函数的全空间积分表述形式。以便于解析的形状函数替代Dirac-δ函数,积分表述形式可以通过Monte-Calor积分法转换为离散求和。本质上,数值模拟中的插值、差分和速度积分都可以解释为对函数积分表述形式的离散。由于粒子只通过电流密度场作用于电磁场,动理学粒子模拟应该建立在对速度积分的离散,而不是对相空间函数的离散上。根据Maxwell方程,电磁场的演化是个局域过程,这种局域性意味着算法的可并行性。有限差分时域方法（FDTD）将Maxwell方程写为关于时间的偏微分方程,通过迭代方法推演电磁场的演化。根据电磁场势函数A的几何含义,沿着采样网格点之间的连线上对其采样,并由此构建电磁场的时空差分网格。Maxwell方程中的Ampere定律可以分解为两个分别关于电场E和电磁矢量势的A一阶时间偏微分方程,标量势?的时间演化由具体选用的电磁规范条件确定。冷等离子体中电流密度场对电磁场的响应可以写为时空偏微分方程,也就是Ohm定律的形式。本文给出了Maxell方程和Ohm定律的有限时间差分格式,并以规范无关的形式给出了Ampere定律在PML区域中的计算格式。回旋中心规范（G-Gauge）动理学是几何动理学在磁约束等离子体中的实现。由于G-Gauge动理学理论引入了Lie扰动,其速度积分的扰动部分同时包含相空间分布函数F和G-Gauge函数S两个相空间函数。对相空间函数的采样以Kruskal环为基本单元,采样点在环上均匀分布,每个环具有一组相空间坐标,一组关于F和F偏导数的采样值,以及多个S采样值。利用分步积分法,使速度积分中只保留S,消去所有关于S的偏导数。这样每个采样点只需要推进一个变量S,使G-Gauge算法具有比直接粒子模拟算法更小的计算量。本文针对均匀磁化等离子体中,垂直于磁场传播的射频波进行了模拟,完整再现了均匀等离子体中X波和电子Bernstein波的色散曲线,并再现了非均匀等离子体中X波到电子Bernstein波的模转换过程,特别给出了X-B模接近完全转换的模拟结果。G-Gauge算法首次从第一性原则出发,实现了针对磁约束等离子体中射频波与粒子相互作用的物理模拟。本文所阐述的几何动理学理论和模拟方法本质上是对等离子体动理学体系几何结构的描述和再现,是以现代几何观点来重新审视经典动理学。几何动理学理论对等离子体体系的描述是完整且多时空尺度的,它将复杂的等离子体动理学系统分解为几个相对简单的子系统,在不损失物理信息的条件下,降低了问题的复杂度。相对于经典动理学方法,几何动理学能够更加深入地揭示约束等离子体的几何结构,帮助我们理解其中的复杂动理学现象。

关键词：动理学微分几何粒子模拟回旋中心规范动理学磁约束等离子体射频波计算电磁学有限差分时域方法

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基于金属/介质/金属光栅的窄带红外发射/吸收结构设计

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激光与光电子学进展 2011年第6期48卷 17-21页

作者：赖建军梁华锋王彬翟小锋武汉光电国家实验室光电材料与微纳制造研究部湖北武汉430074 华中科技大学光电子科学与工程学院湖北武汉430074

设计了一种用于窄带红外发射光源和窄带探测器的金属/介质/金属光栅的红外发射/吸收结构。采用有限差分时域(FDTD)方法,模拟了一维Ag/Si3N4/Ag光栅的反射谱。模拟结果表明,此结构对于TE模和TM模都支持很窄的中红外发射/吸收锋,在很宽的... 详细信息

设计了一种用于窄带红外发射光源和窄带探测器的金属/介质/金属光栅的红外发射/吸收结构。采用有限差分时域(FDTD)方法,模拟了一维Ag/Si3N4/Ag光栅的反射谱。模拟结果表明,此结构对于TE模和TM模都支持很窄的中红外发射/吸收锋,在很宽的角度范围内发射/吸收中心波长处的发射率可以达到98%以上。此结构的独特发射/吸收特性来自于介质中波导模和金属表面等离子体模的激发。

关键词：探测器窄带红外发射/吸收有限差分时域方法光栅波导模表面等离极化激元

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石墨烯电光开关在集成光学陀螺中的应用

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兵器装备工程学报 2020年第4期41卷 176-180页

作者：陈召远徐军高旸杨成俊祎火箭军工程大学西安710025

针对集成光学陀螺仪中耦合损耗过大的问题,利用石墨烯电光调制器代替传统耦合器,设计了一种基于马赫-曾德尔型结构的高速电光开关,利用有限差分时域方法仿真分析了其光学性能。仿真结果表明,该方案能够显著地降低陀螺仪的损耗,提高信号... 详细信息

针对集成光学陀螺仪中耦合损耗过大的问题,利用石墨烯电光调制器代替传统耦合器,设计了一种基于马赫-曾德尔型结构的高速电光开关,利用有限差分时域方法仿真分析了其光学性能。仿真结果表明,该方案能够显著地降低陀螺仪的损耗,提高信号输出的功率。该方案可为集成光学陀螺的实用化提供重要参考。

关键词：电光开关石墨烯波导集成光学器件集成光学陀螺有限差分时域方法

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基于PI/AgNW柔性有机太阳能电池研究

基于PI/AgNW柔性有机太阳能电池研究

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作者：王敬暨南大学

学位级别：硕士

能源技术的发展与应用牵动着世界的进步,在众多能源种类中,可再生能源因其清洁、可持续开发等特点被广泛关注。太阳能作为应用最广的可再生能源之一,为全世界提供了取之不尽用之不竭的能量。除光热转换外,光电转换是利用太阳能最有效的... 详细信息

能源技术的发展与应用牵动着世界的进步,在众多能源种类中,可再生能源因其清洁、可持续开发等特点被广泛关注。太阳能作为应用最广的可再生能源之一,为全世界提供了取之不尽用之不竭的能量。除光热转换外,光电转换是利用太阳能最有效的方式,太阳能电池就是光电转换的完美应用。近年来柔性薄膜太阳能电池受到人们的重视,其中柔性且半透明的太阳能电池具有更广阔的应用潜力,如太阳能窗帘、可穿戴电子设备等,是未来有很大发展前途的新型太阳能电池。本论文首先系统阐述柔性衬底聚酰亚胺(PI)的发展现状,以及PI与银纳米线(AgNW)结合形成的PI/AgNW透明导电薄膜在光伏器件上的应用,论述AgNW等离子体共振效应在太阳能电池中增强光吸收原因。其次,化学合成了PI薄膜,并制备了耐温透明PI/AgNW柔性电极。接着,采用有限差分时域方法(FDTD)验证AgNW在柔性太阳能电池中的增强光吸收作用,对AgNW分别作为阴、阳电极的光伏器件进行光学模拟分析,测量相关能级位置,得出PI/AgNW电极更适合作为柔性太阳能电池器件阴极。最后,制备了基于PI/AgNW阴极的柔性半透明电池,器件双面效率分别为3.88%和3.23%,透过率为33.8%,并通过光学模拟与电学测试深入探讨与揭示器件双面效率不同的原因,给出总结性建议。该半透明光伏器件光线透过率较太阳能窗户的商业化应用透明度标准(25%)高,采用非富勒烯受体效率还可进一步提高,展现出PI/AgNW在未来光伏建筑一体化应用中的光明前景。

关键词：聚酰亚胺银纳米线有限差分时域方法柔性半透明太阳能电池

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基于金属/介质/金属光栅的窄带红外发射/吸收结构设计

基于金属/介质/金属光栅的窄带红外发射/吸收结构设计

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中国光学学会2010年光学大会

作者：赖建军梁华锋王彬翟小锋武汉光电国家实验室光电材料与微纳制造研究部华中科技大学光电子科学与工程学院

设计了一种用于窄带红外发射光源和窄带探测器的金属/介质/金属光栅的红外发射/吸收结构。采用有限差分时域方法,模拟了一维Ag/Si3N4/Ag光栅光栅的反射谱。模拟结果表明此结构对于TE模和TM模都支持很窄的中红外发射/吸收锋,在很宽的角... 详细信息

设计了一种用于窄带红外发射光源和窄带探测器的金属/介质/金属光栅的红外发射/吸收结构。采用有限差分时域方法,模拟了一维Ag/Si3N4/Ag光栅光栅的反射谱。模拟结果表明此结构对于TE模和TM模都支持很窄的中红外发射/吸收锋,在很宽的角度范围内发射/吸收中心波长处的发射率可以达到98%以上。此结构的独特发射/吸收特性来自于介质中波导模和金属表面等离子体模的激发。

关键词：探测器窄带红外发射/吸收有限差分时域方法光栅波导模表面等离极化激元

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