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Finite difference time domain method forward simulation of complex geoelectricity ground penetrating radar model 被引量:5
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作者 戴前伟 冯德山 何继善 《Journal of Central South University of Technology》 EI 2005年第4期478-482,共5页
The ground penetrating radar(GPR) forward simulation all aims at the singular and regular models, such as sandwich model, round cavity, square cavity, and so on, which are comparably simple. But as to the forward of c... The ground penetrating radar(GPR) forward simulation all aims at the singular and regular models, such as sandwich model, round cavity, square cavity, and so on, which are comparably simple. But as to the forward of curl interface underground or “v” figure complex model, it is difficult to realize. So it is important to forward the complex geoelectricity model. This paper takes two Maxwell’s vorticity equations as departure point, makes use of the principles of Yee’s space grid model theory and the basic principle finite difference time domain method, and deduces a GPR forward system of equation of two dimensional spaces. The Mur super absorbed boundary condition is adopted to solve the super strong reflection on the interceptive boundary when there is the forward simulation. And a self-made program is used to process forward simulation to two typical geoelectricity model. 展开更多
关键词 ground penetrating radar finite difference time domain method forward simulation ideal frequency dispersion relationship
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金刚石纳米柱增强色心荧光收集效率研究
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作者 谭心 贺占清 +4 位作者 杨桥 王健 苍磊 杜岩龙 祁晖 《量子电子学报》 北大核心 2025年第2期255-264,共10页
金刚石纳米柱可以提高色心的光子发射效率,并对发射的光子有聚集作用。本文采用时域有限差分方法,分析了金刚石纳米柱直径、高度及色心位置等结构变化对纳米柱中色心Purcell因子、光子透射率和光子提取效率等参数的影响,探究了纳米柱结... 金刚石纳米柱可以提高色心的光子发射效率,并对发射的光子有聚集作用。本文采用时域有限差分方法,分析了金刚石纳米柱直径、高度及色心位置等结构变化对纳米柱中色心Purcell因子、光子透射率和光子提取效率等参数的影响,探究了纳米柱结构增强色心发光的机理,并以色心总荧光收集量为目标,寻找最优纳米柱结构参数。研究结果表明,最优结构下色心总荧光收集量是块体金刚石的17倍,并可以用数值孔径NA=0.95的显微镜有效收集,其中纳米柱直径的尺寸误差对总荧光收集量的影响最大,但在±20 nm范围内也可达到13倍以上。本研究为金刚石色心发光增强结构的设计和制备提供了参考。 展开更多
关键词 量子光学 荧光增强 时域有限差分方法 纳米柱 金刚石
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一种适用于嵌入式导电薄层的高阶电磁波混合时域有限差分-时程精细积分法
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作者 马亮 马西奎 +2 位作者 迟明珺 向汝 朱晓杰 《电工技术学报》 北大核心 2025年第5期1333-1343,共11页
应用单一时域数值方法,在面对嵌入式导电薄层一类多尺度问题时,都面临着建模极为困难的挑战。该文提出了一种基于时域有限差分(FDTD)法和高阶时程精细积分(PITD)法的电磁波混合数值方法。该方法对导电薄层外部进行粗网格剖分并应用FDTD... 应用单一时域数值方法,在面对嵌入式导电薄层一类多尺度问题时,都面临着建模极为困难的挑战。该文提出了一种基于时域有限差分(FDTD)法和高阶时程精细积分(PITD)法的电磁波混合数值方法。该方法对导电薄层外部进行粗网格剖分并应用FDTD法,而对薄层内部进行一维细网格剖分并应用四阶PITD法,以实现不同网格尺度的同步时间推进。为了实现粗细网格之间的信息交换,在PITD域中引入过渡区域并应用二阶PITD法,通过等效本构参数来更新交界面处的切向电场。分析了该混合算法的数值稳定性和数值反射,并通过典型数值算例验证了所提方法的有效性和准确性。 展开更多
关键词 时域有限差分法 四阶时程精细积分法 亚网格技术 矩阵指数
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基于雷米兹交换法的时空域差分系数优化方法 被引量:1
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作者 娄璐烽 黄建平 彭炜颋 《地球物理学报》 北大核心 2025年第4期1487-1510,共24页
在有限差分正演模拟过程中,优化有限差分系数是压制数值频散的有效策略之一.在空间域内优化的差分系数空间频散小,但是无法处理时间频散问题,而在时空域中用泰勒展开法求取的差分系数时间频散小,但是空间频散严重.针对两种频散难以同时... 在有限差分正演模拟过程中,优化有限差分系数是压制数值频散的有效策略之一.在空间域内优化的差分系数空间频散小,但是无法处理时间频散问题,而在时空域中用泰勒展开法求取的差分系数时间频散小,但是空间频散严重.针对两种频散难以同时压制的现象,以时空域频散关系的相对误差为目标函数,构建了无穷范数形式的优化问题,采用改进的雷米兹交换法求解以提高复杂函数的计算效率,达到在时空域内优化差分系数的目的.通过频散曲线分析、稳定性分析、地震波场模拟对比发现:(1)相较在空间域求取的差分系数,新方法求取的优化差分系数时间频散误差小,在大CFL(Courant-Friedrichs-Lewy)数正演模拟时压制时间频散效果明显,相较用时空域泰勒展开法求取的差分系数,新方法求取的优化差分系数有效频带宽度更大,空间频散误差更小;(2)新方法的有限差分格式稳定性高于空间域差分系数求取方法,能在大CFL数正演模拟下保持波场稳定传播;(3)均匀模型正演模拟验证了新方法能在明显压制时间频散的同时降低空间频散,层状模型测试了新方法在高速地层中的频散压制效果,新方法能在高速模型中获得高精度波场,Marmousi模型证明新方法适用于复杂模型. 展开更多
关键词 正演模拟 数值频散 差分系数优化 时空域 雷米兹交换法
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水闸水下结构病害探地雷达波场特征及瞬时属性分析
5
作者 谭彩 徐云乾 +2 位作者 袁明道 刘金涛 潘展钊 《水电能源科学》 北大核心 2025年第6期153-157,202,共6页
为提高水闸水下结构病害探地雷达数据解释的准确性,建立了包括闸室底板裂缝、空洞及消能防冲设施淤积、冲蚀等病害模型,基于时域有限差分方法进行正演模拟,利用希尔伯特变换对正演模拟结果进行瞬时属性分析,并通过工程实例测试进行现场... 为提高水闸水下结构病害探地雷达数据解释的准确性,建立了包括闸室底板裂缝、空洞及消能防冲设施淤积、冲蚀等病害模型,基于时域有限差分方法进行正演模拟,利用希尔伯特变换对正演模拟结果进行瞬时属性分析,并通过工程实例测试进行现场验证。研究结果表明,消能防冲设施淤积、冲蚀等病害雷达波外部边界与实际冲蚀或淤积边界相似;闸板底部空洞导致振幅显著增强,尤其是空洞区域顶部,电磁波在空洞内部震荡形成多次波,且当空洞填充介质为水时,顶-底反射波发生明显分离;结构裂缝表现为同相轴中断和强烈的反射波形,但多条裂缝之间会互相干扰导致难以判断裂缝走向;探地雷达的瞬时属性能够揭示更精细的结构变化和特征,时域波场特征和瞬时属性特征相结合可以提高对复杂病害情况的识别和解释能力,实例证明水闸病害位置和类型与推测结果基本一致,进一步证明了波场特征与瞬时属性分析对提高水闸水下结构病害探地雷达数据解释的有效性。 展开更多
关键词 探地雷达 水闸病害 时域有限差分方法 瞬时属性
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铝片颗粒填充涂层的碳纤维复合材料红外辐射特性
6
作者 高静怡 董健 《材料科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期235-244,共10页
本研究利用时域有限差分法(FDTD),通过严格求解电磁场研究了铝片颗粒填充涂层的碳纤维复合材料红外辐射特性。考虑了铝片颗粒体积分数、粒径大小、涂层厚度以及粘结剂复折射率虚部等重要因素对复合材料红外辐射特性的影响规律。研究发现... 本研究利用时域有限差分法(FDTD),通过严格求解电磁场研究了铝片颗粒填充涂层的碳纤维复合材料红外辐射特性。考虑了铝片颗粒体积分数、粒径大小、涂层厚度以及粘结剂复折射率虚部等重要因素对复合材料红外辐射特性的影响规律。研究发现:随着铝片颗粒体积分数增大,复合材料发射率降低,与无隐身涂层的材料相比3~5μm和8~14μm两个大气窗口范围内平均发射率均有很明显的下降;在相同体积分数下,随着粒径的增大,发射率会呈现先减小后增大的趋势;涂层厚度对材料发射率的影响相对较小。此外,研究发现粘结剂的折射率虚部对涂层的红外发射率影响很大。粘结剂虚部增大会显著增大材料的发射率。研究结果表明,粘结剂的复折射率虚部是红外隐身设计中不可忽视的因素,设计中应尽可能选择大气窗口波段吸收小的粘结剂;同时增加涂层中颗粒体积分数是实现发射率降低的有效措施。 展开更多
关键词 红外隐身涂层 发射率 碳纤维复合材料 时域有限差分法
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二信道光子晶体滤波系统
7
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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共形单场弱条件稳定时域有限差分法及其应用
8
作者 梁伟博 郑宏兴 《电波科学学报》 北大核心 2025年第3期415-426,438,共13页
针对仿真目标含有任意倾斜放置的二维金属贴片情况,为了实现更加高效、精确的计算,提出了一种共形单场弱条件稳定时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法。从FDTD方法基本迭代方程出发,推导了单场弱条件稳定FDTD方法中引... 针对仿真目标含有任意倾斜放置的二维金属贴片情况,为了实现更加高效、精确的计算,提出了一种共形单场弱条件稳定时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法。从FDTD方法基本迭代方程出发,推导了单场弱条件稳定FDTD方法中引入共形技术的迭代公式且加以编程实现,验证了所提出方法的精度和稳定性,并将其应用于双频矩形介质谐振器天线和小型化超宽带双平面类八木多输入多输出天线的仿真。仿真结果表明:稳定性条件和内存占用量不受影响,5~15 GHz频段内的相对误差低于-50 dB;多线程计算效率最高是传统显式共形FDTD方法的19倍,相比共形一步蛙跃方法提高了19.57%。本方法在传统方法的基础上明显提高了多线程计算效率,同时计算精度和稳定性满足实际工程仿真需求,作为一种弱条件稳定方法,适合仿真两个维度具有微细结构的对象。 展开更多
关键词 时域有限差(FDTD)分法 单场方法 弱条件稳定 共形技术 介质谐振器天线
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共形弱条件稳定时域有限差分法在色散介质中的应用
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作者 武岳 马朝轶 +3 位作者 邢浩然 范超 王蒙军 郑宏兴 《电波科学学报》 北大核心 2025年第3期448-456,共9页
针对仿真目标中含有不规则形状贴片的情况,为实现更加高效、精确的计算,提出了一种基于辅助微分方程(auxiliary differential equation,ADE)的弱条件稳定时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法。从麦克斯韦方程组时域旋... 针对仿真目标中含有不规则形状贴片的情况,为实现更加高效、精确的计算,提出了一种基于辅助微分方程(auxiliary differential equation,ADE)的弱条件稳定时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法。从麦克斯韦方程组时域旋度方程出发,推导了基于ADE的弱条件稳定FDTD法中引入共形技术的迭代公式并加以编程实现,同时验证了所提出方法的精度和稳定性,并将其应用于宽带极化转换器的仿真。结果表明:稳定性条件和内存占用量基本不受影响,在9.9~16.6 GHz频段内,极化转换率大于90%的相对带宽可达到48.4%;相比色散介质中的弱条件稳定方法和共形方法,该方法明显提高了计算的精确度和效率,满足实际工程仿真需求。本文方法作为一种弱条件稳定方法,适合仿真单个方向具有精细结构的对象。 展开更多
关键词 时域有限差分(FDTD)法 辅助微分方程(ADE) 弱条件稳定 共形技术 极化转换表面
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高聚物注浆修复的面板堤坝探地雷达波场特征分析 被引量:4
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作者 方宏远 董智峰 +1 位作者 薛冰寒 雷建伟 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2024年第3期1-6,13,共7页
针对高聚物注浆修复堤坝面板脱空病害的修复效果问题,依据实际堤坝面板层间结构和材料介电参数,基于时域有限差分法和完全匹配层边界条件建立了高聚物注浆修复面板脱空堤坝的探地雷达电磁波计算模型,分析了雷达中心频率、面板脱空修复... 针对高聚物注浆修复堤坝面板脱空病害的修复效果问题,依据实际堤坝面板层间结构和材料介电参数,基于时域有限差分法和完全匹配层边界条件建立了高聚物注浆修复面板脱空堤坝的探地雷达电磁波计算模型,分析了雷达中心频率、面板脱空修复程度及脱空区域大小、面板厚度及配筋等因素对高聚物注浆修复面板脱空堤坝探地雷达波场特征的影响。结果表明:随着激励源中心频率增大,探地雷达剖面图分辨率逐渐增加;随着脱空区域长度增加,探地雷达剖面图中产生的水平状界面反射波增长;随着脱空区域深度增加,探地雷达剖面图水平状反射线之间时间间隔逐渐增大;随着堤坝面板厚度增加,在面板脱空修复区域绕射波和衍射波幅值减小;探地雷达发射的电磁波遇到钢筋时将产生能量较强的绕射波,强绕射波将脱空区域上下分界面的反射波分割开,难以判断反射波的水平长度。根据高聚物注浆修复面板脱空堤坝的探地雷达波场特征,能有效判断堤坝面板脱空区域的高聚物注浆修复效果,有助于解释实际堤坝面板高聚物注浆修复效果的探地雷达图像。 展开更多
关键词 堤坝 高聚物注浆 时域有限差分法 面板脱空 探地雷达 波场特征
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基于探地雷达的杂散电流环境下混凝土损伤检测研究 被引量:2
11
作者 蔡智超 虞一孺 张敬 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第21期6636-6646,共11页
因走行轨不能对地完全绝缘,地铁运行时会产生杂散电流,导致混凝土中的钢筋发生电化学腐蚀。由于电化学腐蚀的持续发生,腐蚀产物累积在钢筋表面周围,从而对混凝土产生膨胀应力,导致混凝土开裂脱落,因此有必要对杂散电流影响严重区域的钢... 因走行轨不能对地完全绝缘,地铁运行时会产生杂散电流,导致混凝土中的钢筋发生电化学腐蚀。由于电化学腐蚀的持续发生,腐蚀产物累积在钢筋表面周围,从而对混凝土产生膨胀应力,导致混凝土开裂脱落,因此有必要对杂散电流影响严重区域的钢筋混凝土结构进行检测。该文首先基于多物理场法对钢筋混凝土的电化学腐蚀进行二维瞬态仿真研究,得到与实际混凝土结构相近似的腐蚀损伤图;进而对得到的损伤图进行探地雷达数值正演模拟检测。研究结果表明,在钢筋混凝土发生电化学腐蚀的过程中,钢筋直径的减小和腐蚀产物厚度的增加对探地雷达检测信号影响较小,因膨胀应力而产生的混凝土裂缝对探地雷达检测信号的影响起主要作用。 展开更多
关键词 杂散电流 电化学腐蚀损伤 探地雷达 时域有限差分法
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端接复杂电路传输线网络的电磁耦合时域并行计算方法 被引量:2
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作者 叶志红 张玉 鲁唱唱 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期713-719,共7页
针对端接复杂电路传输线(TL)网络的电磁耦合问题,仍缺乏高效的场路协同仿真技术。该文将传输线方程与时域有限差分(FDTD)方法、诺顿定理和置换定理以及NGSPICE软件相结合,并引入消息传递接口(MPI)并行技术,提出一种高效的时域混合并行算... 针对端接复杂电路传输线(TL)网络的电磁耦合问题,仍缺乏高效的场路协同仿真技术。该文将传输线方程与时域有限差分(FDTD)方法、诺顿定理和置换定理以及NGSPICE软件相结合,并引入消息传递接口(MPI)并行技术,提出一种高效的时域混合并行算法(FDTDTL-NGSPICE)。首先,根据诺顿定理和置换定理,将传输线网络分解为传输线子系统和复杂电路子系统,并构建对应的等效电路模型。然后,使用FDTDTL并行算法计算传输线子系统沿线各点的电压和电流,并获取对应诺顿等效电路的电流源和等效导纳大小。最后,使用NGSPICE对复杂电路子系统进行传导干扰分析,获得复杂电路各元件上的瞬态响应,并将端口电压反馈给传输线子系统作为边界,实现传输线网络电磁耦合的场线路联合协同仿真。通过对3类典型场景的计算实例,分别使用时域混合并行算法和电磁仿真软件CST电缆工作室(CS)进行数值模拟并对比,验证所提算法的置信度。 展开更多
关键词 传输线网络 复杂电路 诺顿定理 时域有限差分与传输线方程的混合并行算法 NGSPICE软件
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基于二维光子晶体全光逻辑门的设计
13
作者 吴蓉 张皓辰 杨建业 《中国光学(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期245-251,共7页
在二维光子晶体中嵌入了线缺陷,利用线性干涉效应和波导耦合,设计了一种基于二维光子晶体的同或门和与非门结构。主要采用平面波展开法对该二维光子晶体的能带结构进行分析,采用时域有限差分法,结合线性干涉效应,在Rsoft平台对所设计的... 在二维光子晶体中嵌入了线缺陷,利用线性干涉效应和波导耦合,设计了一种基于二维光子晶体的同或门和与非门结构。主要采用平面波展开法对该二维光子晶体的能带结构进行分析,采用时域有限差分法,结合线性干涉效应,在Rsoft平台对所设计的同或门和与非门进行稳定电场图和归一化功率仿真。仿真结果标明:设计的同或门对比度高达29.5 dB,响应时间为0.073 ps,数据传输速率为13.7 Tbit/s;设计的与非门对比度高达24.15 dB,响应时间为0.08 ps,数据传输速率为12.5 Tbit/s。这些结果表明所设计的结构对比度高、响应时间短和数据传输速率快。 展开更多
关键词 光子晶体 逻辑门 时域有限差分法 干涉 对比度
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介质粗糙面与组合目标宽带电磁散射特性研究
14
作者 朱小敏 于泽文 《现代电子技术》 北大核心 2024年第9期177-181,共5页
文中对介质粗糙面和组合目标的宽带复合电磁散射特性进行研究,通过数值计算得到了复合散射系数频率响应曲线。分析结果显示,后向复合散射系数在宽频带范围内随着频率的变化而产生振荡,粗糙面的高度均方根、介电常数、组合目标尺度、目... 文中对介质粗糙面和组合目标的宽带复合电磁散射特性进行研究,通过数值计算得到了复合散射系数频率响应曲线。分析结果显示,后向复合散射系数在宽频带范围内随着频率的变化而产生振荡,粗糙面的高度均方根、介电常数、组合目标尺度、目标介电常数等因素对复合散射系数有显著的影响,且影响规律较为复杂。相比之下,粗糙面的相关长度对复合散射系数的影响较为微弱。当目标是理想导体时,频率响应曲线近似呈现出准周期性的振荡形态。 展开更多
关键词 介质粗糙面 组合目标 宽带复合散射 时域有限差分方法 电磁散射特性 频率响应曲线
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基于稀疏采样的FDTD/TDPO混合优化算法 被引量:1
15
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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银纳米一维复式阵列表面等离激元光谱性质
16
作者 张钦秀 王鹏飞 +4 位作者 张悦 王婷 王玮 熊涛 孙诚 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2137-2145,共9页
纳米尺寸的贵金属在入射光的激发下能够产生表面等离激元效应,即光在金属表面与电子发生耦合,引起金属表面自由电子集体震荡的现象。当自由电子的震荡频率与入射光的频率相同时,可以引起等离激元共振,产生独特的光谱特性。贵金属纳米颗... 纳米尺寸的贵金属在入射光的激发下能够产生表面等离激元效应,即光在金属表面与电子发生耦合,引起金属表面自由电子集体震荡的现象。当自由电子的震荡频率与入射光的频率相同时,可以引起等离激元共振,产生独特的光谱特性。贵金属纳米颗粒的等离激元共振效应在物理、化学、生物等各个领域具有广泛应用。基于银纳米颗粒,提出一种一维复式阵列结构,利用时域有限差分方法研究该贵金属阵列的表面等离激元性质。在该结构中,以SiO_(2)为基底,两种不同的银纳米颗粒沿y轴方向放置在SiO_(2)基底的表面上,形成一维复式阵列,平面波入射光沿z轴负方向垂直入射。实验观察到,在300~1200 nm的波长范围内,该复式阵列结构的表面等离激元能够被有效激发,在其吸收光谱上有两个等离激元共振峰。通过调节该结构纳米颗粒的尺寸、形状和阵列周期等结构参数,等离激元共振峰和电磁场模式均发生有规律的变化。此外,固定其中一个银纳米颗粒不变,改变另一颗粒尺寸,可以发现其吸收曲线的两个共振峰发生不同的变化,结合电场图可以得出两个峰所对应的等离激元共振具有不同的电磁场模式。通过改变其中一个银纳米颗粒的形状,如四棱锥、球体、圆柱体和正方体,可以发现当颗粒形状发生变化时,两个共振峰对应的波长均不发生变化,但是不同颗粒形状所产生的电场分布明显不同,底面处的相对电场强度差别也很明显,依此同样可以验证其吸收曲线存在两个不同电磁场模式的共振峰。研究结果对基于贵金属纳米颗粒阵列结构表面等离激元器件的设计研究工作具有一定意义。 展开更多
关键词 表面等离激元 贵金属 时域有限差分
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换流变压器阀侧套管局部放电电磁波传播规律的仿真研究 被引量:3
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作者 邵梦雨 齐波 +4 位作者 郑书生 马闯 刘伟麟 黄辉 李成榕 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期5398-5408,I0032,共12页
换流变压器阀侧套管的主绝缘一般采用多层金属缠绕且内部填充环氧浸纸结构,其内部电磁波的传播路径以及衰减规律尚不清晰,严重制约了阀侧套管非接触式在线监测技术的发展。目前以射频、特高频法为代表的非接触式局部放电检测方法可通过... 换流变压器阀侧套管的主绝缘一般采用多层金属缠绕且内部填充环氧浸纸结构,其内部电磁波的传播路径以及衰减规律尚不清晰,严重制约了阀侧套管非接触式在线监测技术的发展。目前以射频、特高频法为代表的非接触式局部放电检测方法可通过研究设备内部电磁波的传播衰减规律,从而实现对设备绝缘状态的有效监测。为研究电磁波在阀侧套管内部的传播衰减规律,该文构建实际±800kV换流变压器阀侧套管时域有限差分三维模型,对局放激发的电磁波在阀侧套管内部和外部的传播路径及规律进行仿真分析。结果表明:(1)阀侧套管的外部空间中电磁波的频带范围为1.5~2.5GHz,电磁波首波出现在法兰处,并已结合实验证明此范围;(2)电磁波在阀侧套管内部的传播路径为电容屏间的环氧浸纸和外侧的SF6填充区域,电磁波在电容屏间独立传播,传出电容芯子后相互叠加,频带分布于0.75~2.5GHz;(3)电磁波在阀侧套管外部的时空分布特性具体表现为电磁波的电场强度随着时间和距离增加呈现衰减趋势,具体衰减规律与距离成非线性关系,电磁波经过电容芯子后的衰减范围为14.11~47.47dB/m,在外部空间中的衰减范围为2.74~13.07dB/m。结果可为换流变压器阀侧套管局部放电的监测与诊断提供一定技术基础。 展开更多
关键词 阀侧套管 局部放电 电磁波 时域有限差分法 传播规律
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道路路基脱空病害雷达波场数值模拟与瞬时属性分析 被引量:4
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作者 隋昕展 杜衍庆 +3 位作者 师海 王新岐 孙子冰 刘晨阳 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第2期782-788,共7页
针对道路路基脱空病害的快速识别,采用时间域有限差分法进行病害的雷达波长数值模拟,模拟了脱空病害不同大小、长度、位置及填充的差异,并通过图像增益和复信号分析技术提取雷达波场的振幅、相位和频率等瞬时属性特征,分析了不同脱空地... 针对道路路基脱空病害的快速识别,采用时间域有限差分法进行病害的雷达波长数值模拟,模拟了脱空病害不同大小、长度、位置及填充的差异,并通过图像增益和复信号分析技术提取雷达波场的振幅、相位和频率等瞬时属性特征,分析了不同脱空地质的雷达波场响应特征。研究结果表明:根据路基脱空病害的地质雷达瞬时振幅图像和单道波归一化幅值可推算出脱空病害上界面信息和脱空区域介质类型;根据充气脱空病害和充水脱空病害瞬时相位图像特征,可判断出路基结构层间信息和脱空病害区域和边界位置;根据充水脱空病害和充气脱空病害瞬时频率图像,可判断出高频和低频电磁波存在位置。此外,根据充水脱空病害单道波瞬时频率图,可得到正向电磁波存在位置,并作为脱空病害下界面位置判断依据。研究成果可为道路病害的智能识别和快速判识提供理论依据。 展开更多
关键词 脱空病害 数值模拟 瞬时属性 时间域有限差分法 病害识别
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大面积自组装金纳米颗粒超晶格薄膜的制备及光学特性研究 被引量:2
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作者 黄信 史作盐 +2 位作者 宋明霞 虞应 刘绍鼎 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期12-20,共9页
自组装贵金属纳米颗粒超晶格等离激元与光场的耦合能够激发极化激元模式,在增强光谱及传感等领域具有重要的应用前景。然而目前自组装方法制备超晶格薄膜层数较难控制,同时样品尺寸较小,限制了相关应用的发展。本文基于润湿增强的界面... 自组装贵金属纳米颗粒超晶格等离激元与光场的耦合能够激发极化激元模式,在增强光谱及传感等领域具有重要的应用前景。然而目前自组装方法制备超晶格薄膜层数较难控制,同时样品尺寸较小,限制了相关应用的发展。本文基于润湿增强的界面自组装方法可快速、大面积制备单层密排纳米颗粒薄膜的特性,采用逐层堆叠方法制备了具有不同层数的大面积、均匀分布的金纳米颗粒超晶格薄膜样品。实验及计算透/反射光谱表明,所制备超晶格样品能够有效激发极化激元模式,同时高阶极化激元模式随着超晶格层数的增加也可被有效激发。此外,通过调整纳米颗粒尺寸也可有效调制极化激元模式的共振峰位。这些研究为制备大面积高质量纳米颗粒超晶格薄膜提供了一种有效的方案,有望用于高性能微纳光子器件的设计。 展开更多
关键词 金纳米颗粒 纳米颗粒超晶格 时域有限差分法 极化激元模式
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基于蛾眼仿生结构的钙钛矿太阳电池表界面光学调控 被引量:2
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作者 沈向前 韩非 +2 位作者 蒋斯涵 江舟 周华 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期85-90,共6页
采用时域有限差分法(FDTD)和严格耦合波分析(RCWA),系统研究蛾眼仿生结构对钙钛矿太阳电池表面和界面的光学调控特性,同时通过等效介质理论(EMT)分析其中的增强机制。结果表明,蛾眼结构的引入可有效打破材料之间的界面限制,使折射率从... 采用时域有限差分法(FDTD)和严格耦合波分析(RCWA),系统研究蛾眼仿生结构对钙钛矿太阳电池表面和界面的光学调控特性,同时通过等效介质理论(EMT)分析其中的增强机制。结果表明,蛾眼结构的引入可有效打破材料之间的界面限制,使折射率从突变转向梯度渐变,光波可几乎不受阻碍的穿过两种材料的交界面。经过优化调控,表面和界面的光学损失分别从3.52%和3.30%降到0.08%和0.06%,钙钛矿太阳电池的光电响应性能明显增强,转换效率相比平面电池提升14.93%。 展开更多
关键词 钙钛矿太阳电池 抗反射结构 能量转换效率 时域有限差分方法
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