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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一般正交曲线坐标系中的降维时域有限差分法

2

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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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

3

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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平面光波导光场分布的有限时域差分法计算 被引量：5

5

作者 陈海燕 黄小莉 刘永智 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期214-217,共4页

用有限时域差分法计算了简单三层对称平面光波导中的光场 ,得到了任意截面上光场的分布 .这一方法的优点在于它能完全模拟波导中光场的时域特性 ,使波导中的光传播完全可视化 ,模拟横向传播 ,提取光在波导中的传输模式 ,也可用于有源波... 用有限时域差分法计算了简单三层对称平面光波导中的光场 ,得到了任意截面上光场的分布 .这一方法的优点在于它能完全模拟波导中光场的时域特性 ,使波导中的光传播完全可视化 ,模拟横向传播 ,提取光在波导中的传输模式 ,也可用于有源波导的计算如光波导放大器 .有限时域差分法直接求解依赖时间的麦克斯韦旋度方程 ,利用二阶精度的中心差分近似 ,把旋度方程中的微分符直接转换为差分形式 .每一步计算都无须作矩阵求逆运算 ,因此 ,比其他数值计算方法更有效。 展开更多

关键词 平面光波导 有限时域差分法 边界条件 光场分布 数值模拟 降维处理

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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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一种可用于分析任意介电常数张量的各向异性波导导模的二维时域有限差分模型 被引量：2

8

作者 赵安平 何晓东 +1 位作者 于荣金 王晓光 《光子学报》 EI CAS CSCD 1998年第10期880-885,共6页

为分析具有任意介电常数张量的各向异性波导的导模，本文通过把简化的二维时域有限差分（２－ＤＦＤＴＤ）法扩展至任意各向异性介质，提出了一种以Ｄ、Ｅ和Ｈ场为基础的统一的简化２－ＤＦＤＴＤ模型．利用该模型，研究了简化的复数２... 为分析具有任意介电常数张量的各向异性波导的导模，本文通过把简化的二维时域有限差分（２－ＤＦＤＴＤ）法扩展至任意各向异性介质，提出了一种以Ｄ、Ｅ和Ｈ场为基础的统一的简化２－ＤＦＤＴＤ模型．利用该模型，研究了简化的复数２－ＤＦＤＴＤ方法与实变数２－ＤＦＤＴＤ方法之间的关系．文中还讨论了复变数方法和实变数方法的激励技术． 展开更多

关键词 各向异性 波导导模 二维 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

9

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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一种提高内存使用效率的时域有限差分算法 被引量：5

10

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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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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圆域上2阶奇异变系数问题的一种有效的差分法 被引量：1

12

作者 王财群 安静 《江西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第5期514-519,共6页

针对圆域上2阶奇异变系数问题,提出了一种基于降维格式的有限差分方法.首先,利用极坐标变换,将原问题转化为一系列等价的1维问题;其次,针对每一个1维问题,建立了适当的差分格式,并证明了相应的误差估计;最后,给出了一些数值例子,数值结... 针对圆域上2阶奇异变系数问题,提出了一种基于降维格式的有限差分方法.首先,利用极坐标变换,将原问题转化为一系列等价的1维问题;其次,针对每一个1维问题,建立了适当的差分格式,并证明了相应的误差估计;最后,给出了一些数值例子,数值结果表明该算法是非常有效的. 展开更多

关键词 2阶问题 降维格式 有限差分法 误差估计 圆形区域

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考虑起始水力坡降的软土一维非线性固结分析 被引量：5

13

作者 李传勋 王坤 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期732-737,共6页

建立了考虑起始水力坡降的软土非线性固结控制方程,利用有限差分法求取其数值解答,通过与达西定律下的解析解相对比验证了数值计算的可靠性.在此基础上,分析了不同参数对固结性状的影响,研究结果表明:起始水力坡降越大,渗流前锋至土层... 建立了考虑起始水力坡降的软土非线性固结控制方程,利用有限差分法求取其数值解答,通过与达西定律下的解析解相对比验证了数值计算的可靠性.在此基础上,分析了不同参数对固结性状的影响,研究结果表明:起始水力坡降越大,渗流前锋至土层底面所需要的时间越长,超静孔隙水压力的消散速率越慢;cc/ck值越大,渗流前锋移动速率越慢,土层的固结速率也就越慢;渗流前锋的移动速率随着荷载的增大及土层厚度的减薄而加快;cc/ck=0.5时,土层固结速率随着荷载的增大、土层减薄而逐渐加快;cc/ck=1.5时,土层固结速率随着荷载的增大、土层减薄而逐渐减慢. 展开更多

关键词 软土 起始水力坡降 非线性 一维固结 有限差分法

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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

14

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

15

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

16

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

17

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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四通道二维光子晶体解波分复用系统 被引量：4

18

作者 沈宏君 刘杰 +1 位作者 李婷 李新兰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期692-699,共8页

利用光子晶体环形腔缺陷模与线缺陷波导之间的共振耦合原理,设计了一种由主波导、环形腔和60°弯波导组成的四通道二维三角晶格光子晶体解波分复用系统。通过平面波展开法计算线缺陷波导的能带结构;利用时域有限差分法(FTDT)计算了... 利用光子晶体环形腔缺陷模与线缺陷波导之间的共振耦合原理,设计了一种由主波导、环形腔和60°弯波导组成的四通道二维三角晶格光子晶体解波分复用系统。通过平面波展开法计算线缺陷波导的能带结构;利用时域有限差分法(FTDT)计算了不同频率的光波在该系统中的传输特性。最后,分析了影响输出效率和品质因子的因素并对该系统进行了改进。分析表明:改变环形腔内介质柱的半径可调节谐振频率,而在主波导末端增加反射介质柱以及改变耦合区域中介质柱的形状可提高各通道的谐振频率光波的透射率。计算结果显示:该系统较好地实现了4个波长的解波分复用,透射率均达90%以上。另外,该系统结构简单,便于加工制造,且体积小,有利于大规模集成。 展开更多

关键词 二维光子晶体 时域有限差分法 共振耦合 解波分复用器

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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

19

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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光在介电常数正弦调制的一维光子晶体中的传输 被引量：7

20

作者 方云团 毕凯 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期66-69,共4页

本文用平面波展开法和时域有限差分法研究了光在介电常数受正弦函数调制的一维光子晶体传输规律,发现该光子晶体同样具有一般光子晶体的带隙结构。带隙宽度随调制深度的增加而增加,随周期长度的增加而减小。还用时域有限差分法计算得到... 本文用平面波展开法和时域有限差分法研究了光在介电常数受正弦函数调制的一维光子晶体传输规律,发现该光子晶体同样具有一般光子晶体的带隙结构。带隙宽度随调制深度的增加而增加,随周期长度的增加而减小。还用时域有限差分法计算得到源频率分别在禁带和通带时电场在介质中的分布,禁带情况下电场在介质中受到抑制,通带情况下不受抑制。说明不论介质的介电常数如何分布,只要满足周期性的条件,介质都会具有一般光子晶体共有的本质特征。 展开更多

关键词 一维光子晶体 平面波展开法 时域有限差分法 带隙

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