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基于稀疏采样的FDTD/TDPO混合优化算法
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作者 王林茜 陈娟 牟春晖 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期846-851,共6页
基于时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)和时域物理光学(time-domain physical optics,TDPO)的混合算法提出用稀疏采样优化近场外推的方法,解决了大口径反射面天线电磁计算用时过长、计算效率低的问题。传统混合算法中... 基于时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)和时域物理光学(time-domain physical optics,TDPO)的混合算法提出用稀疏采样优化近场外推的方法,解决了大口径反射面天线电磁计算用时过长、计算效率低的问题。传统混合算法中馈源的近场外推到反射面天线的步骤计算量较大,稀疏采样法从空间和时间两个维度进行间隔采样,减少了此步骤的计算量,从而节省了用时。给出了馈源为喇叭天线、抛物面口径为100个波长的抛物面天线算例,所得计算结果与传统方法相比最大相对误差仅有-36.03 dB,用时最快可缩短为原来的2.51%,与CST软件计算结果对比吻合度较高,用时缩减了93.18%,验证了本文优化算法可在不影响计算精度的前提下提高计算效率。 展开更多
关键词 时域有限差分(fdtd) 时域物理光学(TDPO) 混合方法 稀疏采样 抛物面天线 远区辐射场
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FDTD并行算法研究:电和磁本构参数均为各向异性情形 被引量:3
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作者 杨利霞 葛德彪 +2 位作者 魏兵 郑奎松 葛宁 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1703-1707,共5页
研究并实现了三维电与磁本构参数均为各向异性介质时的时域有限差分(ANI-FDTD)并行算法.根据电磁各向异性介质时域有限差分(ANI-FDTD)迭代式,电场和磁场某一节点场值的计算均涉及到其周围邻近28个场分量节点值.详细分析了该情况下各向... 研究并实现了三维电与磁本构参数均为各向异性介质时的时域有限差分(ANI-FDTD)并行算法.根据电磁各向异性介质时域有限差分(ANI-FDTD)迭代式,电场和磁场某一节点场值的计算均涉及到其周围邻近28个场分量节点值.详细分析了该情况下各向异性介质时域有限差分(ANI-FDTD)并行算法中的数据通讯规律.通过采用相邻子域重叠半个网格的区域划分方式,传递分界面两边相关节点的场值,实现了局域网内各节点机的协同并行计算.数值计算结果表明了该算法和程序的正确性. 展开更多
关键词 各向异性介质 各向同性介质 并行算法 时域有限差分(fdtd)方法
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三角面元数据模型FDTD网格生成技术 被引量:5
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作者 杨利霞 葛德彪 +1 位作者 白剑 张世田 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期298-302,共5页
提出了一种将描述目标表面形状的三角面元数据转换为时域有限差分(FDTD)目标几何模型的投影求交方法,根据目标的介质信息得到相应位置Yee元胞的电磁参数,得到目标的FDTD电磁模型.给出了典型目标金属球和圆柱的FDTD网格模型,计算得到的... 提出了一种将描述目标表面形状的三角面元数据转换为时域有限差分(FDTD)目标几何模型的投影求交方法,根据目标的介质信息得到相应位置Yee元胞的电磁参数,得到目标的FDTD电磁模型.给出了典型目标金属球和圆柱的FDTD网格模型,计算得到的雷达散射截面(RCS)结果与其他方法符合很好.另外,还根据某导弹的三角面元数据给出了它的FDTD模型,并计算其后向RCS.结果表明,该方法可应用于复杂目标的FDTD计算建模. 展开更多
关键词 三角面元模型 时域有限差分建模 时域有限差分方法
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基于改进Agrawal模型和FDTD法的感应雷过电压算法 被引量:16
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作者 徐兴发 聂一雄 +1 位作者 程汉湘 徐亮 《南方电网技术》 2014年第1期27-32,共6页
为了计算架空配电线路雷电感应过电压,利用Nucci提出的雷电回击通道模型(MTLE模型),计算雷电回击电流产生的空间电磁场,采用Cooray-Rubinstein公式计算大地电导率影响的水平电场分量,并改进Agrawal场线耦合模型,建立架空配电线路雷电感... 为了计算架空配电线路雷电感应过电压,利用Nucci提出的雷电回击通道模型(MTLE模型),计算雷电回击电流产生的空间电磁场,采用Cooray-Rubinstein公式计算大地电导率影响的水平电场分量,并改进Agrawal场线耦合模型,建立架空配电线路雷电感应过电压方程,基于时域有限差分(FDTD)法,计算10 kV架空线路的雷电感应过电压数值。结果表明,大地电导率对计算结果影响较大,大地电导率使线路上的感应电压幅值降低接近20 kV;不同回击传播速率也影响感应雷过电压的数值。定量计算雷电感应过电压,需要分析各种因素对计算感应雷击过电压的影响,完善计算方法,保障计算准确性,使理论与计算方法适用于实际的配电线路防雷设计,提供有价值的参考依据。 展开更多
关键词 架空配电线路 感应雷过电压 Agrawal耦合模型 数值计算 时域有限差分(fdtd)法
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PML-FDTD法在分析负折射率材料中的应用 被引量:6
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作者 宋磊 李康 +3 位作者 孔繁敏 庄桥 杨光杰 梅良模 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1422-1425,共4页
将时域有限差分(FDTD)法引入了对负折射率材料物理现象的仿真研究.给出了二维TM波在负折射率材料中的时域差分方程,并且在吸收边界处使用了理想匹配层(PML).为了避免在迭代过程中出现的不稳定现象,在差分方程的推导中引入了Drude模型,并... 将时域有限差分(FDTD)法引入了对负折射率材料物理现象的仿真研究.给出了二维TM波在负折射率材料中的时域差分方程,并且在吸收边界处使用了理想匹配层(PML).为了避免在迭代过程中出现的不稳定现象,在差分方程的推导中引入了Drude模型,并对Pendry提出的由负折射率材料构成的平板透镜具有的完美成像现象进行了数值仿真验证.由仿真结果发现,完美成像现象只在平板透镜的折射率n=-1时出现,当n≠-1时则会出现近轴聚焦效应. 展开更多
关键词 负折射率材料(DNG) 时域有限差分(fdtd)法 理想匹配层(PML) Drude模型
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微带阵列互耦的时域有限差分法(FDTD)仿真 被引量:3
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作者 郭陈江 王小平 +2 位作者 丁君 王一笑 于海洋 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期680-683,共4页
在微带阵列天线中,贴片间的耦合是阵列性能下降的一个重要原因,对互耦进行正确的评估、计算,有助于深入了解阵列特性并指导设计工作。采用时域有限差分(FDTD)法计算微带贴片间的互耦系数,其中采用非均匀网格对天线进行网格剖分,并引入... 在微带阵列天线中,贴片间的耦合是阵列性能下降的一个重要原因,对互耦进行正确的评估、计算,有助于深入了解阵列特性并指导设计工作。采用时域有限差分(FDTD)法计算微带贴片间的互耦系数,其中采用非均匀网格对天线进行网格剖分,并引入了电阻性电压源,在保证计算精度的前提下,大大节省了计算空间和计算机时间。利用N端口网络知识通过简单计算即可得到互耦系数,与传统方法相比降低了计算、编程难度,计算结果与矩量法及测量结果基本一致。 展开更多
关键词 微带天线 时域有限差分 互耦 完全匹配层
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T型微带线间串扰问题的FDTD分析与抑制 被引量:4
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作者 严冬 孙力 +1 位作者 孙亚秀 姜保军 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第9期2283-2286,共4页
T型微带线的串扰是高速电路信号完整性问题中的重要组成部分。采用PML(Perfectly Matched Layer)-FDTD方法首次对T型微带线间的串扰问题进行全波分析,并给出抑制串扰的具体措施。PML-FDTD仿真结果表明,不同的改进结构参数对串扰的影响不... T型微带线的串扰是高速电路信号完整性问题中的重要组成部分。采用PML(Perfectly Matched Layer)-FDTD方法首次对T型微带线间的串扰问题进行全波分析,并给出抑制串扰的具体措施。PML-FDTD仿真结果表明,不同的改进结构参数对串扰的影响不同:(1)开口距离S越大线间串扰越小,最多减小10dB;(2)开口角度α越小线间串扰越小,减小幅度最多达14dB。由此得出,在T型微带线上开三角形口,通过改变开口距离S和开口角度α可实现对邻近微带线串扰的有效抑制。 展开更多
关键词 时域有限差分法 微带线 串扰 完全匹配层
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FDTD-SIBC混合方法计算近地导线表面电流 被引量:5
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作者 闫玉波 葛德彪 柴玫 《电波科学学报》 EI CSCD 2001年第4期484-486,492,共4页
通过在 FDTD方法中引进时域表面阻抗边界条件来研究瞬态电磁脉冲对有耗地面附近电缆线耦合问题。由频域表面阻抗出发通过拉氏变换得到时域表面阻抗边界条件( SIBC) ,并将这种边界条件应用于 FDTD方法中来模拟有耗地面的反射。
关键词 时域有限差分方法 表面阻抗边界条件 时域表面电流
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有耗色散地质介质中电磁波传播特性的FDTD计算分析 被引量:3
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作者 郭江 曹俊兴 何晓燕 《成都理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期96-102,共7页
介绍一种基于三维时域有限差分法(FDTD)的有耗色散地质介质中电磁波传播特性数值分析方法。通过将色散介质本构关系和场量关系直接变换为时域微分方程的方法,导出了适用于一般色散介质中电磁场分析的时域有限差分法计算公式,并将完全匹... 介绍一种基于三维时域有限差分法(FDTD)的有耗色散地质介质中电磁波传播特性数值分析方法。通过将色散介质本构关系和场量关系直接变换为时域微分方程的方法,导出了适用于一般色散介质中电磁场分析的时域有限差分法计算公式,并将完全匹配层(PML)吸收边界融入了FDTD计算格式。通过计算分析了介质色散对电磁波场传播的影响,观测到介质色散会导致电磁脉冲在传播中波形展宽、位相滞后、幅度减小。因此,电磁探测数据的处理解释应将介质的色散影响纳入考虑。 展开更多
关键词 时域有限差分法(fdtd) 色散介质 完全匹配层(PML) 各向异性PML吸收边界
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高效分裂平面波FDTD方法研究 被引量:2
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作者 王辉 黄志祥 吴先良 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期604-608,共5页
文章针对二维TMz模提出了一种新的基于分裂场思想的FDTD平面波源高效引入方法:分裂平面波FDTD法(SP-FDTD),该方法从根本上消除了插值及相速不匹配带来的误差;通过对不同入射角度的正弦平面波源及高斯脉冲波源的泄漏测试,结果表明SP-FDT... 文章针对二维TMz模提出了一种新的基于分裂场思想的FDTD平面波源高效引入方法:分裂平面波FDTD法(SP-FDTD),该方法从根本上消除了插值及相速不匹配带来的误差;通过对不同入射角度的正弦平面波源及高斯脉冲波源的泄漏测试,结果表明SP-FDTD可以实现完美的总场/散射场分离,使得泄露降至-340dB的水平;另外,SP-FDTD方法可以推广至三维及高阶FDTD情形,这也是本文所提方法的优势。 展开更多
关键词 时域有限差分 总场/散射场分离 分裂平面波fdtd
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地下目标散射的FDTD计算 被引量:4
11
作者 张晓燕 盛新庆 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第8期1997-2000,共4页
该文给出了一种利用时域有限差分法(FDTD),结合各向异性完全匹配层(UPML)以及互易原理,计算地下目标雷达散射截面的计算方法。通过数值实验,对这种计算方法的数值性能作了仔细研究。给出了一批新的不同电尺寸、不同形状、不同介电常数... 该文给出了一种利用时域有限差分法(FDTD),结合各向异性完全匹配层(UPML)以及互易原理,计算地下目标雷达散射截面的计算方法。通过数值实验,对这种计算方法的数值性能作了仔细研究。给出了一批新的不同电尺寸、不同形状、不同介电常数地下目标的雷达散射截面计算结果。 展开更多
关键词 地下目标 电磁散射 fdtd UPML
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FDTD法分析高速集成电路芯片内互连线 被引量:4
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作者 袁正宇 李征帆 邹瑉珋 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期14-16,共3页
本文首次利用时域有限差分 (FDTD)法分析了高速集成电路芯片内半导体基片上的有耗互连传输线的电特性 .文中提出了有耗吸收边界条件 ,推导了不同媒质交界面上的边界条件通用格式 .在FDTD分析的基础上 ,得到传输线各种参数的频变特性 ,... 本文首次利用时域有限差分 (FDTD)法分析了高速集成电路芯片内半导体基片上的有耗互连传输线的电特性 .文中提出了有耗吸收边界条件 ,推导了不同媒质交界面上的边界条件通用格式 .在FDTD分析的基础上 ,得到传输线各种参数的频变特性 ,为芯片内电路模拟提供了可靠的参数 . 展开更多
关键词 高速集成电路 时域有限差分 互连线
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基于FDTD的时变等离子体中电磁波频域特性研究 被引量:1
13
作者 杨利霞 于萍萍 +1 位作者 郑召文 周祥 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期1148-1154,共7页
推导了计算一维时变磁化等离子体的时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)的递推式,分析了一维情况下的时变等离子体中电磁波的频域特性,并通过选取算例,验证了该方法的准确性。对将等离子体频率按时间分为3个阶段的复杂情... 推导了计算一维时变磁化等离子体的时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)的递推式,分析了一维情况下的时变等离子体中电磁波的频域特性,并通过选取算例,验证了该方法的准确性。对将等离子体频率按时间分为3个阶段的复杂情况进行了计算分析,通过改变时变磁化等离子体占空比,得出了时变磁化等离子体对电磁波有频率漂移和频谱展宽等规律。 展开更多
关键词 时域有限差分方法 时变等离子体 频率漂移 占空比
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用FDTD分析小尺度波纹对KDP近场光强分布的影响 被引量:1
14
作者 陈明君 陈宽能 李明全 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第8期19-23,共5页
采用SPDT方法加工获得的KDP晶体表面所残留的小尺度波纹对其激光损伤阈值有着重要影响。利用时域有限差分方法(FDTD)研究了KDP晶体已加工表面存在的小尺度波纹对晶体内部近场光强分布的影响。通过对数值模拟结果的分析发现:表面残留的... 采用SPDT方法加工获得的KDP晶体表面所残留的小尺度波纹对其激光损伤阈值有着重要影响。利用时域有限差分方法(FDTD)研究了KDP晶体已加工表面存在的小尺度波纹对晶体内部近场光强分布的影响。通过对数值模拟结果的分析发现:表面残留的小尺度波纹,会使晶体内部的衍射场发生畸变,导致晶体内部光强沿横向和纵向呈现周期性的强弱分布;当小尺度波纹周期小于0.7μm时,其对晶体内部光强的调制作用很小,此时光强以倏逝波的形式在波纹附近产生调制;1.064μm时相对光强达到最大值;3μm后基本保持不变,相对光强随着小尺度波纹幅值的增加基本成线性增长,不同周期时增长幅度不同。 展开更多
关键词 KDP晶体 小尺度波纹 时域有限差分方法(fdtd) 相对光强
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基于FDTD的脉冲法计算三维目标宽带RCS频率响应 被引量:2
15
作者 张昆 薛晓春 张伟宁 《现代防御技术》 北大核心 2009年第1期90-93,共4页
探讨了采用基于时域有限差分法(FDTD)的脉冲法来快速获取三维目标宽带RCS频率响应。将入射波设置为高斯脉冲,对目标进行瞬态分析,将得到的电磁场进行傅里叶变换,从而得到目标的频域散射特性,并对比文献证明了程序的有效性。计算了某新... 探讨了采用基于时域有限差分法(FDTD)的脉冲法来快速获取三维目标宽带RCS频率响应。将入射波设置为高斯脉冲,对目标进行瞬态分析,将得到的电磁场进行傅里叶变换,从而得到目标的频域散射特性,并对比文献证明了程序的有效性。计算了某新型飞机的双站RCS分布情况,以及该飞机的鸭冀在不同迎角下的宽带RCS频率响应,并对结果进行了分析。 展开更多
关键词 时域有限差分法(fdtd) 雷达散射截面(RCS) 快速扫频 三维电磁散射
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关于FDTD中驻波行-波边界条件的再讨论 被引量:1
16
作者 莫锦军 刘少斌 袁乃昌 《微波学报》 CSCD 北大核心 2003年第4期11-14,共4页
驻波 行波边界条件 (STWBC)是一种新近提出的概念清晰、实现简便的吸收边界条件。本文对STWBC的误差来源和适用范围作了进一步研究 ,说明STWBC的思想是正确、新颖的 ,其难点在于如何减小差分实现时产生的误差。同时 ,分别针对一维和二... 驻波 行波边界条件 (STWBC)是一种新近提出的概念清晰、实现简便的吸收边界条件。本文对STWBC的误差来源和适用范围作了进一步研究 ,说明STWBC的思想是正确、新颖的 ,其难点在于如何减小差分实现时产生的误差。同时 ,分别针对一维和二维情况 ,从理论上分析了原一阶STWBC迭代式的误差来源 ,并提出了二阶STWBC迭代式。 展开更多
关键词 fdtd 时域有限差分法 吸收边界条件 驻波-行波边界条件 STWBC 电磁辐射
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集总元件的多网格FDTD模型及其在混合电路中的应用 被引量:1
17
作者 袁正宇 邹涤翟 李征帆 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期526-529,533,共5页
采用时域有限差分(FDTD)法对印刷电路板中端接各种负载的导体互连线进行时域电磁场全波分析,直接在时域得到系统对高速脉冲的响应.在集总元件的单网格FDTD模型基础上,根据实际电路的要求,推导了各种线性和非线性、无源集... 采用时域有限差分(FDTD)法对印刷电路板中端接各种负载的导体互连线进行时域电磁场全波分析,直接在时域得到系统对高速脉冲的响应.在集总元件的单网格FDTD模型基础上,根据实际电路的要求,推导了各种线性和非线性、无源集总元件的多网格三维FDTD迭代格式,并参与分布电磁系统的电磁场模拟.由于是电磁场全波模拟,计算结果比电路模拟所得结果具有更高的精度.同时,这一模型对分析结构复杂的混合微波电路有很大意义. 展开更多
关键词 时域有限差分法 集总元件 混合电路 印刷电路板
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基于FDTD亚波长金属孔径滤波器仿真分析 被引量:1
18
作者 范拓 张洁 陈俞霖 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2013年第5期702-705,710,共5页
通过建立三维金属孔径模型,采用三维时域有限差分法(FDTD),对300~900nm波段内不同特征参数下的亚波长周期性金属孔径膜的透过率情况进行了仿真分析;运用FDTD solution软件得到了金属膜孔径、周期、厚度及孔径填充介质等参数影响下亚波... 通过建立三维金属孔径模型,采用三维时域有限差分法(FDTD),对300~900nm波段内不同特征参数下的亚波长周期性金属孔径膜的透过率情况进行了仿真分析;运用FDTD solution软件得到了金属膜孔径、周期、厚度及孔径填充介质等参数影响下亚波长周期性金属孔径膜的波长与透过率对应曲线。结果表明,亚波长周期性金属孔径的透射系数随着孔径的增大而增大;随着孔径阵列周期的变大而减小;在金属前、后介质匹配时透射最强,这为制作光学滤波器奠定了基础。 展开更多
关键词 亚波长金属孔径 三维时域有限差分法(fdtd 光学滤波器
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二信道光子晶体滤波系统
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作者 刘杰 卢辉东 +5 位作者 赵俊 董杰 胡延梅 温建蓉 邢琪 李鹏辉 《光学精密工程》 北大核心 2025年第8期1190-1201,共12页
根据耦合模理论和线缺陷波导、点缺陷谐振腔的控光特性,在二维四方晶格光子晶体中设计了一种由主波导、两个下载波导、两个谐振腔和两个反射腔组成的二信道滤波系统。基于平面波展开法计算了完整光子晶体、线缺陷波导的能带结构,分析了... 根据耦合模理论和线缺陷波导、点缺陷谐振腔的控光特性,在二维四方晶格光子晶体中设计了一种由主波导、两个下载波导、两个谐振腔和两个反射腔组成的二信道滤波系统。基于平面波展开法计算了完整光子晶体、线缺陷波导的能带结构,分析了点缺陷谐振腔的模态分布。基于时域有限差分法研究了滤波系统的传输特性,分析了反射壁、反射腔到谐振腔所在参考平面的距离取值呈线性变化时对系统下载效率的影响,并给出透射率峰值随它们的变化规律。根据计算结果指导滤波系统的仿真设计,模拟结果表明:该滤波系统能够把波长为λ_(1)=1 561.2 nm,λ_(2)=1 570.5 nm的光信号较为精准地耦合到各自下载波导中,对应的透射率分别为98.9%,97.2%,半峰全宽分别为3.3 nm,3.5 nm,品质因子分别为473,449,波长间隔为Δ_(λ)=9.3 nm。该滤波系统的尺寸为20.88μm×22.04μm,设计结构简单,工作波长容易调节,有利于大规模集成,可以为光通信领域光路集成设计提供一定的理论基础和思路。 展开更多
关键词 耦合模理论 波导 点缺陷谐振腔 平面波展开法 时域有限差分法 滤波器
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基于帕德近似法模拟一般色散媒质电波传播的ADE-FDTD-CPML统一实现方案 被引量:4
20
作者 刘广东 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1382-1387,共6页
为方便一站式处理常见几类各向同性、线性、无磁耗电色散媒质的电波传播问题,提出了一种ADEFDTD-CPML统一实现方案:一是问题空间和吸收边界的统一处理;二是色散特性的统一建模:适用的媒质类型可以是单一的Havriliak-Negami(H-N)媒质、Da... 为方便一站式处理常见几类各向同性、线性、无磁耗电色散媒质的电波传播问题,提出了一种ADEFDTD-CPML统一实现方案:一是问题空间和吸收边界的统一处理;二是色散特性的统一建模:适用的媒质类型可以是单一的Havriliak-Negami(H-N)媒质、Davidson-Cole(D-C)媒质、Cole-Cole(C-C)媒质、Debye媒质、常规媒质或其任意组合;媒质属性可以是单极或多极的、有电耗的或无电耗的.该方案利用帕德(Padé)近似法,导出了一组整数阶辅助微分方程(ADEs),既克服了时域描述时遇到的分数阶导数困难,又展现了通用性好、复杂度低等优势.几个一维、三维算例解析、数值结果之间的对比,初步证实了统一实现方案的可行性和有效性. 展开更多
关键词 色散媒质 时域有限差分法 卷积完全匹配层 帕德近似法
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