一种节省内存的降维时域有限差分法及其在散射计算中的应用 被引量：9

1

作者 莫锦军 刘少斌 +1 位作者 袁乃昌 张光甫 《微波学报》 CSCD 北大核心 2004年第1期45-49,共5页

介绍一种节省内存的降维时域有限差分方法 (R FDTD) ,该方法理论上可节省约 33%的场分量存贮量。本文首次把R FDTD用于散射计算 ,提出了一种更为简单直观的新的导体处理方法 ,并阐明R FDTD中连接边界、吸收边界和近 远场变换的实现方法... 介绍一种节省内存的降维时域有限差分方法 (R FDTD) ,该方法理论上可节省约 33%的场分量存贮量。本文首次把R FDTD用于散射计算 ,提出了一种更为简单直观的新的导体处理方法 ,并阐明R FDTD中连接边界、吸收边界和近 远场变换的实现方法。以TE波入射时二维柱体散射为例的计算结果表明 ,R FDTD在节省约33%内存的基础上 。 展开更多

关键词 降维时域有限差分法 目标散射 导体模拟 场分量存贮量

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二维介质PBG结构色散特性的时域有限差分法分析 被引量：6

2

作者 包秀龙 章文勋 +1 位作者 郑龙根 李乐伟 《应用科学学报》 CAS CSCD 2003年第3期236-240,共5页

采用时域有限差分法分析二维介质柱PBG结构的色散特性.计算表明,在介质填充比相同的条件下含单介质柱周期的PBG结构,其介质柱形状对色散特性的影响很小;而含多介质柱周期的PBG结构,TM波的阻带中心频率随介质柱个数的增多而提高,阻带绝... 采用时域有限差分法分析二维介质柱PBG结构的色散特性.计算表明,在介质填充比相同的条件下含单介质柱周期的PBG结构,其介质柱形状对色散特性的影响很小;而含多介质柱周期的PBG结构,TM波的阻带中心频率随介质柱个数的增多而提高,阻带绝对宽度增大,相对宽度相当. 展开更多

关键词 二维介质柱 PBG结构 光子带隙结构 色散特性 时域有限差分法 带阻频响特性 电磁波

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二维时域有限差分法对路面雷达的正演模拟 被引量：3

3

作者 刘俊 郭成超 李嘉 《西部探矿工程》 CAS 2006年第7期238-241,共4页

用二维时域有限差分(2D-FDTD)法建立路面雷达的模型。采用实际路面雷达发射波源和Mur的二阶吸收边界条件,对几个典型路面雷达模型进行了正演模拟。通过理论验证实际三层路面结构正演模拟;研究了路面介质的介电常数和电导率对路面雷达反... 用二维时域有限差分(2D-FDTD)法建立路面雷达的模型。采用实际路面雷达发射波源和Mur的二阶吸收边界条件,对几个典型路面雷达模型进行了正演模拟。通过理论验证实际三层路面结构正演模拟;研究了路面介质的介电常数和电导率对路面雷达反射波的影响,对介电常数及电导率变化的不同情况进行了正演模拟。结果表明路面介质的介电常数大小影响路面雷达反射波的时延,某层介电常数的增大或减小都会引起前一层表面波幅同时增大或者减少,而电导率主要影响除前一层反射波之外的其他结构层界面的反射波波幅,电导率越大,反射波幅越小;同时给出了路面脱空的正演模型模拟解释。 展开更多

关键词 二维时域有限差分法 路面雷达 正演模拟 路面脱空

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二维时域有限差分法对接地板宽度有限的共面波导的特性参数分析 被引量：1

4

作者 莫小梅 孙玲玲 《微波学报》 CSCD 北大核心 2003年第1期61-65,共5页

本文利用二维时域有限差分 (FDTD)法分析接地板宽度有限的共面波导 (FGCPW )在高达 1THz频段内的频变特性。将计算结果与三维FDTD法分析结果相比较发现 ,其一致性较好 ,且大大提高了仿真的效率 ,通过比较接地板宽度对FGCPW的色散和衰减... 本文利用二维时域有限差分 (FDTD)法分析接地板宽度有限的共面波导 (FGCPW )在高达 1THz频段内的频变特性。将计算结果与三维FDTD法分析结果相比较发现 ,其一致性较好 ,且大大提高了仿真的效率 ,通过比较接地板宽度对FGCPW的色散和衰减特性的影响 ,说明设计共面波导的关键在于对几何尺寸参数的正确选择。 展开更多

关键词 二维时域有限差分法 共面波导 色散 衰减特性 FDTD

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一般正交曲线坐标系中的降维时域有限差分法

5

作者 王建永 赵长青 张敏 《微波学报》 CSCD 北大核心 2007年第3期17-19,共3页

相对于常规的时域有限差分法(FDTD),降维时域有限差分法(R-FDTD)减少了约1/3的存储量。本文推导得出了一般正交曲线坐标系(GOC)中的降维时域有限差分法的基本公式,给出了其计算步骤,为在一般正交曲线坐标系中应用降维时域有限差分法奠... 相对于常规的时域有限差分法(FDTD),降维时域有限差分法(R-FDTD)减少了约1/3的存储量。本文推导得出了一般正交曲线坐标系(GOC)中的降维时域有限差分法的基本公式,给出了其计算步骤,为在一般正交曲线坐标系中应用降维时域有限差分法奠定了基础。数值实验证实了这一方法的有效性。 展开更多

关键词 降维时域有限差分法(R-FDTD) 一般正交曲线坐标系(GOC) 存储量

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时域有限差分法结合Pade逼近快速获取介质柱宽带RCS频率响应 被引量：2

6

作者 许锋 洪伟 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期85-88,共4页

由于时域信号的计算是在散射体近区内进行的,远区散射场的计算是通过近远场的变换而进行的。采用FDTD法计算散射体的宽频带RCS频率响应时,如果采用频域变换法,需要在很多频点上进行近远场变换计算。为此,本文引入Pade逼近,对FDTD法计算... 由于时域信号的计算是在散射体近区内进行的,远区散射场的计算是通过近远场的变换而进行的。采用FDTD法计算散射体的宽频带RCS频率响应时,如果采用频域变换法,需要在很多频点上进行近远场变换计算。为此,本文引入Pade逼近,对FDTD法计算获得的、稀疏的RCS频率响应进行逼近,然后用获得的Pade有理逼近式计算宽频带RCS频率响应。计算结果表明Pade有理逼近式能很好地逼近FDTD法精确计算的曲线,同时计算速度可加快十多倍。 展开更多

关键词 时域有限差分法 PADE逼近 雷达散射截面 二维介质柱 频率响应

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瞬态脉冲照射下一维时域散射与逆散射的有限差分法数值模拟

7

作者 李莉 《电波科学学报》 EI CSCD 1989年第1期37-44,共8页

本文介绍了从微分方程入手,研究时域一维电磁场正、逆散射问题的一种数值方法:有限差分法。得出了正、逆问题求解的一般递推公式。给出了正散射模拟的实例和具有代表性的介电系数剖面(不连续剖面、连续剖面)重建的结果。在散射信息无噪... 本文介绍了从微分方程入手,研究时域一维电磁场正、逆散射问题的一种数值方法:有限差分法。得出了正、逆问题求解的一般递推公式。给出了正散射模拟的实例和具有代表性的介电系数剖面(不连续剖面、连续剖面)重建的结果。在散射信息无噪声的条件下,所得的重建结果经与用其它方法所得的结果相比较,有限差分法具有简单、精确的优点。 展开更多

关键词 一维时域 散射 逆散射 有限差分法

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一种节约内存的局部一维减缩时域有限差分方法

8

作者 陈亦望 张品 +1 位作者 靳秀海 戴蒙 《解放军理工大学学报（自然科学版）》 EI 北大核心 2013年第1期47-52,共6页

为了提高电大尺寸目标电磁计算效率,提出了一种用于克服时域有限差分算法稳定条件限制、降低计算所需内存的新方法。证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法所给出的电磁场量不满足零散度关系,并推导了该散度关系的具体表达式。... 为了提高电大尺寸目标电磁计算效率,提出了一种用于克服时域有限差分算法稳定条件限制、降低计算所需内存的新方法。证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法所给出的电磁场量不满足零散度关系,并推导了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系和麦克斯韦旋度方程,将三维局部一维时域有限差分法与减缩时域有限差分法相结合,从而得到三维的局部一维减缩时域有限差分法。通过仿真计算证明该方法与LOD-FDTD方法的计算结果一致,具有良好的计算稳定性。 展开更多

关键词 节约内存 非零散度 局部一维时域有限时域差分法 减缩时域有限差分法

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一种提高内存使用效率的时域有限差分算法 被引量：5

9

作者 张品 陈亦望 傅强 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期814-819,共6页

证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法(LOD-FDTD)所给出的电磁场量也不满足零散度关系,推导了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系和麦克斯韦旋度方程,将LOD-FDTD法与减缩时域有限差分法(R-FDTD)相结合,得到一种新的局... 证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法(LOD-FDTD)所给出的电磁场量也不满足零散度关系,推导了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系和麦克斯韦旋度方程,将LOD-FDTD法与减缩时域有限差分法(R-FDTD)相结合,得到一种新的局部一维减缩时域有限差分法(LOD-R-FDTD)。该方法不仅具有LOD-FDTD方法的优势,计算公式简单,消除了CFL稳定条件对时间步长的限制,而且与LOD-FDTD相比平均节约了1/3内存使用量。通过仿真计算与其他方法对比,证明了LOD-R-FDTD方法的准确性和有效性。 展开更多

关键词 时域有限差分方法 局部一维时域有限差分法 减缩时域有限差分法

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区域分解时域有限差分方法(DD-FDTD)及其在散射问题中的应用 被引量：10

10

作者 许锋 洪伟 童创明 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第12期1642-1645,共4页

本文提出一种区域分解的时域有限差分算法 (DD FDTD) .依据待解问题的特点 ,把待解问题分解为几个子区域 ,在各个子区域中 ,采用适合于该区域的共形网格进行划分计算 ,通过一种有效的信息传递方案 ,把各个子区域综合起来 ,获得原问题的... 本文提出一种区域分解的时域有限差分算法 (DD FDTD) .依据待解问题的特点 ,把待解问题分解为几个子区域 ,在各个子区域中 ,采用适合于该区域的共形网格进行划分计算 ,通过一种有效的信息传递方案 ,把各个子区域综合起来 ,获得原问题的解 .通过采用这种方法 ,一个复杂的问题可以得到简化 ,从而变得适于求解 ,同时 ,共形网格和精确的信息传递方案的使用 ,大幅度提高了计算精度 .文中 ,用该算法对二维电磁散射问题进行了分析计算 。 展开更多

关键词 区域分解 时域有限差分法 共形网格 二维散射问题

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一种快速计算多柱体散射问题的区域分解时域有限差分方法 被引量：1

11

作者 许锋 洪伟 丁振宇 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第9期1327-1329,共3页

本文提出一种用于计算多柱体散射问题的区域分解时域有限差分算法（DD-FDTD）.当各散射柱体相互间距离比较远时,采用经典的FDTD方法进行计算时,计算域是非常大的,大量的网格浪费在散射体之间.文中我们使用区域分解的思想,把各个柱体处... 本文提出一种用于计算多柱体散射问题的区域分解时域有限差分算法（DD-FDTD）.当各散射柱体相互间距离比较远时,采用经典的FDTD方法进行计算时,计算域是非常大的,大量的网格浪费在散射体之间.文中我们使用区域分解的思想,把各个柱体处理为各个子域.各柱体间大量的网格被省去,代之以二维时域Green函数将各个子域连接起来.采用近远场变换方法,并将柱体间互偶处理为等效柱面波人射场,从而大大压缩了计算时间.由于二维时域Geen函数含有关于时间的积分,且此积分是一个反常积分,采用半解析的方法,精确地算出了其中的反常积分值,大幅度提高了计算精度.最终.使该方法得以实现。 展开更多

关键词 区域分解 时域有限差分法 二维时域Green函数 多柱体散射 DD-FDTD

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二维光子晶体传输特性的时域精细积分法

12

作者 杨红卫 彭硕 高冉冉 《动力学与控制学报》 2019年第4期299-305,共7页

本文研究了二维光子晶体的时域精细积分法,并对其精度、效率、以及稳定性进行分析.从麦克斯韦方程的微分形式出发,利用Yee元胞将空间微分算子近似为差分算子,结合边界条件及激励源的表达式得到一组关于时间的常微分方程.对时间进行精细... 本文研究了二维光子晶体的时域精细积分法,并对其精度、效率、以及稳定性进行分析.从麦克斯韦方程的微分形式出发,利用Yee元胞将空间微分算子近似为差分算子,结合边界条件及激励源的表达式得到一组关于时间的常微分方程.对时间进行精细划分,使用精细积分算法求解常微分方程组.结合通解与激励源的特解得到光子晶体两端的反射场及透射场分布,进而通过傅里叶变换求得二维光子晶体的传输特性.数值算例表明,本文方法具有准确、稳定、高效的特点. 展开更多

关键词 二维光子晶体 光子带隙 时域精细积分法 时域有限差分法 传输特性

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一种新的二维散射场远区时域信号实时获取方法 被引量：1

13

作者 许锋 洪伟 《应用科学学报》 CAS CSCD 2002年第3期254-257,共4页

采用时域有限差分法求解散射问题时 ,时域信号的计算是在散射体近区内进行的 ,计算远区散射场通常有两种办法 ,一种是在频域内进行 ,另一种是在时域内进行 .由于二维时域 Green函数含有关于时间的积分 ,因而相对于三维问题 ,远区时域信... 采用时域有限差分法求解散射问题时 ,时域信号的计算是在散射体近区内进行的 ,计算远区散射场通常有两种办法 ,一种是在频域内进行 ,另一种是在时域内进行 .由于二维时域 Green函数含有关于时间的积分 ,因而相对于三维问题 ,远区时域信号反而更难求解 .文中通过把等效激励源位置进行量化 ,综合排列激励时序 ,从而把所有激励源关于时间的积分转化为一个矩阵向量乘积运算 ,大幅度减少了计算时间 .同时 ,采用半解析的方法 ,精确地算出了其中的反常积分值 .最终 ,实时、快速和精确地获取了二维散射场远区时域信号 . 展开更多

关键词 二维散射场 远区时域信号 时域有限差分法 二维时域Green函数 激励源位置量化 反常积分 信号获取方法

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光学材料亚表面缺陷处强激光电磁场分布的3维模拟 被引量：8

14

作者 李莉 雷雨 +5 位作者 肖邵球 袁晓东 蒋晓东 郑万国 花金荣 祖小涛 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期936-938,共3页

利用时域有限差分法求解麦克斯韦旋度方程,研究了光学材料表面缺陷对入射激光场的调制作用,建立了亚表面缺陷的3维模型。以长方体表面缺陷为例,对缺陷附近的光场分布进行了3维数值计算,给出了电场强度3维分布图和缺陷不同尺寸时的最大... 利用时域有限差分法求解麦克斯韦旋度方程,研究了光学材料表面缺陷对入射激光场的调制作用,建立了亚表面缺陷的3维模型。以长方体表面缺陷为例,对缺陷附近的光场分布进行了3维数值计算,给出了电场强度3维分布图和缺陷不同尺寸时的最大电场强度。研究表明,相对于2维简化情况,3维表面缺陷对强激光电磁场的调制作用更加明显。 展开更多

关键词 激光损伤 亚表面缺陷 电磁场时域有限差分法 光场调制 3维模拟

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层状复合介质柱二维光子晶体透射谱研究 被引量：10

15

作者 汤炳书 殷恭维 +1 位作者 徐健良 沈廷根 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期127-130,共4页

针对用层状复合材料柱体构成二维光子晶体的这一设想,采用时域有限差分方法数值研究了多层复合介质材料在折射率、厚度、层数、组成次序等因素对组成二维光子晶体透射特性的影响。数值结果表明,透射谱中出现禁带宽度、中心频率所处位置... 针对用层状复合材料柱体构成二维光子晶体的这一设想,采用时域有限差分方法数值研究了多层复合介质材料在折射率、厚度、层数、组成次序等因素对组成二维光子晶体透射特性的影响。数值结果表明,透射谱中出现禁带宽度、中心频率所处位置都与单一介质组成二维光子晶体存在差别,特别是在多层环柱时变化更明显,因此在实际应用中,根据具体要求设计二维光子晶体比设计单一介质有更多的可调因素,为二维光子晶体的应用奠定了理论依据。 展开更多

关键词 光电子学 层状介质 二维光子晶体 时域有限差分法 透射谱

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ADI-FDTD方法在一维PBG结构中的应用 被引量：13

16

作者 汤炜 焦培南 +1 位作者 李清亮 吴振森 《电波科学学报》 EI CSCD 2003年第3期281-285,共5页

提出一种新的无时间约束时域有限差分 (FDTD)法。与传统的方法不同的是在该方法中引进了交替隐式 (ADI)技术 ,即将原来一个时间步分成两个子时间步 ,在两个子时间步中 ,显式和隐式差分误差相互弥补使精度仍保留在二阶小量。理论证明 ,... 提出一种新的无时间约束时域有限差分 (FDTD)法。与传统的方法不同的是在该方法中引进了交替隐式 (ADI)技术 ,即将原来一个时间步分成两个子时间步 ,在两个子时间步中 ,显式和隐式差分误差相互弥补使精度仍保留在二阶小量。理论证明 ,这种混合技术不再要求时间上满足原有约束条件 ,对于长时间才能稳定的问题具有较高的实用价值。而光电子带隙结构 (PBG)是一种周期性结构 ,多次反射与透射导致电磁波在该结构中形成较长时间振荡 ,采用ADI技术 ,时间步长的增加将明显减少FDTD的计算时间 。 展开更多

关键词 ADI-FDTD方法 一维PBG结构 时域有限差分法 交替隐式 子时间步 光电子带隙结构

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点缺陷二维光子晶体波导的出射光集束 被引量：3

17

作者 冯先成 何岩 +1 位作者 司擎华 韵湘 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期40-43,共4页

光子晶体器件在高密度集成光通信中有广泛的应用,为解决光子晶体波导出射光场的空间控制,采用时域有限差分法分析光子晶体波导结构的缺陷传播特性,提出基于点缺陷优化波导结构,通过在波导出射口两侧加上点缺陷,出射光方向性有显著提高,... 光子晶体器件在高密度集成光通信中有广泛的应用,为解决光子晶体波导出射光场的空间控制,采用时域有限差分法分析光子晶体波导结构的缺陷传播特性,提出基于点缺陷优化波导结构,通过在波导出射口两侧加上点缺陷,出射光方向性有显著提高,实现三点光源干涉系统的光集束。模拟结果表明缺陷态越靠近能带结构中央,共振腔的耦合效率越高;相反,缺陷态越靠近能带结构边缘位置,则共振腔耦合效率越低,因此,选取禁带区域四分之一处对应的点缺陷,可以有效实现波导出射的光集束。 展开更多

关键词 二维光子晶体波导 出射光集束 点缺陷 共振腔 有限时域差分法

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掺杂二维三角圆柱光子晶体传输特性研究 被引量：5

18

作者 汤炳书 沈廷根 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期526-528,共3页

为了研究掺杂对二维光子晶体传输特性的影响,应用时域有限差分方法数值模拟了各种掺杂情况下二维三角圆柱光子晶体的透射率即光传输函数随频率的变化。数值结果表明,对于一定的入射方向,光子晶体中的带隙的宽度、中心位置都受到掺杂所... 为了研究掺杂对二维光子晶体传输特性的影响,应用时域有限差分方法数值模拟了各种掺杂情况下二维三角圆柱光子晶体的透射率即光传输函数随频率的变化。数值结果表明,对于一定的入射方向,光子晶体中的带隙的宽度、中心位置都受到掺杂所处的位置、掺杂物的折射率、掺杂柱的粗细不同程度的影响。该结论为该类光子晶体的应用提供了理论依据。 展开更多

关键词 材料 二维三角圆柱光子晶体 时域有限差分法 掺杂 传输系数 带隙

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电力设备局部放电特高频电磁波数值计算技术研究 被引量：5

19

作者 邵先军 何文林 +2 位作者 刘石 杨勇 张冠军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期24-31,105,共9页

利用时域有限差分法(FDTD),采用单轴介质完全匹配层(UPML)作为理想的吸收边界条件,比较了UPML与完全匹配层(PML)边界条件的电磁波吸收效果,推导了相应数值离散方法和迭代过程。以气体绝缘全封闭组合电器(GIS)局部放电为例,基于M语言,建... 利用时域有限差分法(FDTD),采用单轴介质完全匹配层(UPML)作为理想的吸收边界条件,比较了UPML与完全匹配层(PML)边界条件的电磁波吸收效果,推导了相应数值离散方法和迭代过程。以气体绝缘全封闭组合电器(GIS)局部放电为例,基于M语言,建立了特高频电磁波仿真模型及编制了数值计算模型,探讨了数值稳定性条件和数值色散,对比研究了硬源和软源激励以及UPML和PML边界条件下的电磁波仿真差异,并仿真计算了GIS内部和泄露电磁波的传播特性及波导模式特性。计算结果表明:UPML边界条件对于电磁波的吸收效果好于PML;金属和非金属缺陷产生的局部放电电磁波可分别用硬源和软源脉冲电流激励来模拟,硬源下电磁波峰峰值为软源下的5倍;GIS内部最大电场强度方向为垂直于GIS的行波方向,而泄露电磁波最大电场方向则平行于其行波方向,两者频谱与GIS波导模式基本吻合,两者差异主要是因盆式绝缘子与金属螺栓所形成的缝隙天线的自有频响特性所造成的。 展开更多

关键词 局部放电 特高频 电磁波数值计算 时域有限差分法 单轴介质完全匹配层

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二维光子晶体波导分波效率的优化 被引量：2

20

作者 廖兴展 徐旭明 方利广 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2008年第3期23-25,共3页

基于自成像效应(SIE)的多模干涉(MMI),设计了一种二维光子晶体波导二端口分波器。采用时域有限差分法和平面波法作为研究工具,从理论上分析了这种器件的特性,在一定耦合长度下研究光在输出端的透射率,结果表明,选择适当的耦合长度可以... 基于自成像效应(SIE)的多模干涉(MMI),设计了一种二维光子晶体波导二端口分波器。采用时域有限差分法和平面波法作为研究工具,从理论上分析了这种器件的特性,在一定耦合长度下研究光在输出端的透射率,结果表明,选择适当的耦合长度可以使光在两个端口高效率输出。进一步研究得知,通过改变器件内部一个介质柱的半径,可以提高光在输出端的透射率。 展开更多

关键词 二维光子晶体波导 多模干涉 平面波法 时域有限差分法

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