用FDTD法分析冷等离子体模型左手材料填充对同轴线截止特性的影响_林福明

fdtd表面等离子模型公式

fdtd表面等离子模型公式
fdtd表面等离子模型是一种用于描述电磁波与表面等离子体相互作用的模型。

在这个模型中，我们假设表面等离子体是由一系列自由电子和正离子组成的，它们可以在外加电场的作用下产生振荡，并与电磁波相互作用。

通过fdtd表面等离子模型，我们可以研究电磁波在表面等离子体中的传播、散射和吸收等现象。

这个模型的基本原理是根据麦克斯韦方程组和洛伦兹力方程，通过数值求解的方法来模拟电磁波在表面等离子体中的行为。

在这个模型中，我们需要考虑表面等离子体的性质，比如等离子体的密度、电荷分布和自由电子的运动等。

通过这些参数，我们可以计算出电磁波在表面等离子体中的传播速度、衰减和反射等特性。

使用fdtd表面等离子模型可以帮助我们更好地理解电磁波与表面等离子体相互作用的机制。

通过对模型的研究和分析，我们可以得到电磁波在表面等离子体中传播的规律和特性，为相关领域的研究和应用提供理论基础和指导。

fdtd表面等离子模型是一种重要的工具，可用于研究电磁波与表面等离子体相互作用的现象。

通过对模型的建立和求解，我们可以深入理解电磁波在表面等离子体中的行为，为相关领域的研究和应用提供有益的参考。

FDTD法分析等离子体对通信信号的影响_贾龙

，ＭＡ，ＪＩＡＬｏｎＨｏｎｕａｎＳＵＮＪｉｎｘｉａｏｇｇｇｇｇ
（， ’ ）ＴｈｅＤｅｔ．ｏｆＳａｃｅＥｎｉｎｅｅｒｉｎｉｎＳｅｃｏｎｄＡｒｔｉｌｌｅｒＥｎｉｎｅｅｒｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔＸｉａｎ７１００２５，Ｃｈｉｎａｐｐｇｇｙｇｇｙ
度分布缓变条件下的一种近似，因而这两种方法计算的结果误差会较大。当电子密度的分布情况不能简单地用函数模型处理时，我们采用时域有限差分
［４］法（计算等离子鞘套中电磁波的反射特ＦＤＴＤ）
ＨＢ＝０ μ
ＥＤ＝ ε ε ０ｒ式中：Ｅ为电场强度；Ｂ为磁感应强度；Ｄ为电位移
：ａｅｒｒｉｎｃｉｌｅｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｏｆＦＤＴＤａｌｏｒｉｔｈｍ，ａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｓｉｓａｎｄｆｏｒｍｕｌａＡｐｐｐｐｇｙｌａｓｍａｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｏｆＦＤＴＤａｌｏｒｉｔｈｍａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｒｏｕｈｍｏｄｅｌｉｎｔｈｅａｎｄａｄｏｔｉｎｔｈｉｓａｌｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅｍｅｃｈ－ｐｇｇｇｐｇｇａｎｉｓｍｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｎｅｔｉｃｗａｖｅａｎｄｗｉｌｌｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ＴｈｒｏｕｈａｄｏｔｉｎｔｈｅＭＡＴＬＡＢｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｌａｓｍａｇｇｐｇｐ，，ｌａｓｍａｌａｓｍａｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｆｒｅｕｅｎｃｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆａｎｄｃｏｌｌｉｓｉｏｎｆｒｅｕｅｎｃｏｎｔｈｅｒｅ－ｐｐｑｙｑｙ，ｆｅｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｎｅｔｉｃｗａｖｅｓａｒｅａｎａｌｚｅｄ．Ｓｏｍｅｉｍｏｒｔａｎｔｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｗｉｌｌｂｅａｎｄｔｈｅｖｅｒａｃｏｔ－ｇｙｐｇｉｔｏｆｒｅｓｕｌｔｓｉｓｈｉｈｃｏｍａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｎａｌｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄａｎｄＷＫＢｍｅｔｈｏｄ．ｙｇｐｙ：；；ＫｅｗｏｒｄｓｌａｓｍａｓｈｅａｔｈｓｃａｔｔｅｒｉｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＦＤＴＤｍｅｔｈｏｄｐｇｙ

等离子体光子晶体的FDTD分析

南京航空航天大学硕士学位论文等离子体光子晶体的FDTD分析姓名：***申请学位级别：硕士专业：电磁场与微波技术指导教师：***20080401南京航空航天大学硕士学位论文摘要光子晶体是一种由两种介电常数不同的介质周期性排列构成的人工材料，即所谓的“光半导体”。

由于其独特的性能和潜在的巨大的应用前景，光子晶体已成为近十多年来国际科学领域研究热点。

等离子体光子晶体是等离子体和介质或真空构成的周期性结构。

本文分别对一维和二维以及三维的等离子体光子晶体结构进行数值仿真研究，研究了不同几何结构和等离子体参数下电磁带隙结构的特性，以掌握其带隙与等离子体光子晶体各项参数之间的内在联系，为等离子体光子晶体结构的具体设计提供指导。

由于等离子体光子晶体结构的复杂性，使人们难以对其做定性的或者解析分析，只能应用繁复的数值模拟，因此等离子体光子晶体计算方法是本论文的主要内容之一。

时域有限差分方法(FDTD)在电磁场数值模拟领域正受到越来越多的注意。

它直接在时域求解离散化了的麦克斯韦方程组，能模拟任意几何形状的结构；它的另外一个优点是可以通过输入脉冲得到脉冲响应进行傅立叶变换，一次计算出包含很大频率范围的结果。

本文使用了一种新的色散介质的积时域有限差分方法，分段线性电流密度递归卷积时域有限差分方法，来处理等离子体光子晶体结构模型中复杂的等离子体部分的计算。

光子晶体的主要特性就是光子禁带，然而只有特殊的周期结构才有光子禁带，因此光子晶体结构设计是光子晶体理论研究的重要内容。

本文分析了等离子体光子晶体的各项参数对带隙的影响。

研究发现，介电常数阶跃变化越大，越容易频繁地出现电磁带隙。

当介电常数变化相近的时候，电磁带隙几乎消失。

文章还进一步计算了二维离子体光子晶体中等离子体参数对带隙的影响。

结果表明随着等离子体频率的升高，带隙特性越发明显，带隙深度增加，宽度也再明显加大。

另外，本文还对三维等离子体光子晶体带隙作了初步的数值仿真。

矩形波导填充左手介质传输特性的FDTD分析

其他的根据（）就能算出．用正弦调制高斯２式采
将其转换到时域，可得
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脉冲作为激励源，源位置为（５４）迭代次数为２，０，
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对（）式中的各分量进行差分离散，得：４三可
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图１矩形波导截面示意图
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材料，且满足：一：，＝一：，时介电常数平均值占＝（＋：／）２将会导致界面上的等于
零，而使Ｅ无穷大，于和也有同样的从对
问题．因此在编程计算中就会出现数值色散现象．
特性的基本物理量，决定着电磁波在物质中的传播特性．近年来，有负介电常数和负磁导率具
域，常需要在波导中央加载介质以改善波导的常传输特性．文用ＦＴ本ＤＤ方法分析了波导中央加

用FDTD分析部分介质填充同轴传输线的截止频率

程技巧。时域有限差分法（ＤＤ）年来得到了ＦＴ近广泛的应用，是目前电磁场频域内最活跃的数它
值计算方法之一Ｊ该方法把所有问题都当作，
初值问题处理，电磁场的时域特性能被直接反使映出来，给复杂的物理过程提供了清晰的物理图像，时域信息进行傅立叶变换获得频域信息。对
收稿日期：０７— ２２０５— ０
基金项目：家自然科学基金资助项目（０６０２；南省自然科学基金资助项目（０４０２Ｍ）国１３５０）云２０Ａ０８
作者简介：王秀玲（９１，山东省招远市人，１８一）女，硕士研究生，主要从事电磁场理论及应用研究．
截止频率。
的问题之一。求解本征值的数学方法很多，应用较多的主要是有限元法和有限差分法儿。但
这些方法通常需要较大的计算机资源和良好的编
１２Ｄ—ＦＴＤＤ法的基本原理及差分公式
ＦＴＤＤ方法是由微分形式的麦克斯韦方程出发进行差分离散从而得到一组时域递推公式。在研究波导和传输线本征值问题时，设波导结构假
填充波导的分析。本文主要用２Ｄ—ＦＴＤＤ方法计算了内十字形外矩形截面的方形同轴电缆线
的物理量均与坐标无关，ＯＯ＝０即／ｚ。下面给出和：差分公式Ｊ其它场分量可按类似的的，

FDTD案例分析续篇

11

纳米粒子散射
12

实例二：纳米线栅偏振器
1、纳米线网格偏振镜紧凑光子偏振控制元素——与解决方案设计和优化FDTD • 高对比度极化控制装置的组成sub-wavelength金属光栅纳米线偏振器件——正在取代网格批量光学元素。纳米线网格偏振器件提供改进消光比对比,最小的吸收来解决高亮度照明,紧凑的形式因素促进大规模生产和集成在小型光学组件。然而,纳米线偏振器件是富有挑战性的网格组件来设计,特别是如果制造缺陷都考虑进去。在这个应用程序中,我们将展示FDTD解决方案可以用来最大化对比度的纳米线偏振镜网格任意角度,同时保持高传播。
33

SPR纳米光刻
• 第三步：分析了表面等离子体共振光刻近场数据详细的研究结果和数值的解决方案,所有复杂的光学波的交互的接口的许多材料,包括硅基片上的反射,准确地对待。一个阴谋的近场强度在截面通过银丝面膜层(y=0到60海里) 和光刻胶层(y = -50到0 nm)显示在对数。表面等离子体模式是清楚地看到在银胶面罩/接口。周期性结构允许入射光束夫妇counter-propagating表面等离子体波,这引起了亚波长的变化在光阻层强度的设计思想。
18

纳米线栅偏振器
19

纳米线栅偏振器
• 第四步：模拟得到的响应非正态纳米线网格发病率照明。铝光栅wiregrid偏振镜有TE传播的大约85%的normallyincident平面波。现在,与一个源呈四十五度角,传播下降到大约83%。这些结果生成模拟一个时期的wiregrid偏振镜,然后使用复杂的脚本的环境,在解决方案将FDTD响应从单个光栅牙的反应,multi-tooth组成部的铝光栅。
36

FDTD法研究激光等离子体对电磁波反射特性的影响

班代学密题（中、英文）作者姓指导教师姓学科门业名称FDTD法研究激光等离子体对电磁波反射特性的影响摘要：本文采用时域有限差分法模拟了电磁波在不同状态下激光等离子体中传输的情况。

重点计算了电磁波入射到激光等离子体时的反射系数，研究了等离子体的产生频率以及电子碰撞频率对反射系数的影响，并对结果进行了深入分析。

研究结果表明：等离子体频率越大，反射系数越大；电子碰撞频率越高，反射系数越小；等离子体时间和空间上的调制也会影响其反射系数。

另外，时变等离子体和非均匀等离子体的反射系数较均匀等离子体的反射系数也有所不同。

关键词：激光等离子体FDTD 电磁波反射A study of the effect of laser-induced plasma on electromagnetic wave reflection characteristics usingFDTDAbstract：The influence of laser-induced plasma on electromagnetic wave reflection characteristics using FDTD is reported. The reflection coefficients of electromagnetic wave are calculated, and the influence of plasma characteristic parameters on the reflection coefficients of electromagnetic wave is studied. The results show that a higher plasma frequency can lead to a greater reflection coefficient, the higher frequency of electronic collision bring to the smaller reflection coefficient. Plasma modulation in time and space also affects their reflection coefficients. In addition, compared with homogeneous plasma, the reflection coefficients of time-varying plasma and non-uniform plasma are different from that of uniform plasma.Keyword: laser-induced plasma FDTD electromagnetic wave reflection coefficient目录目录 (III)1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究意义 (2)1.3 本文的主要工作 (2)2 FDTD法的相关基础知识 (4)2.1 时域有限差分法 (4)2.2 Maxwell方程的差分格式 (4)2.3 吸收边界条件 (7)3 FDTD法研究电磁波在激光等离子体中反射 (9)3.1 数值模拟过程中激光等离子体模型的建立 (9)3.1.1 均匀等离子体薄板模型 (9)3.1.2 非均匀激光等离子体模型 (11)3.1.3 时变等离子体模型 (11)3.2 不同等离子体分布模型的电磁波反射系数的计算结果和讨论 (12)3.2.1 等离子体中电子的碰撞体频率对电磁波反射系数的影响 (12)3.2.2 均匀等离子体中等离子体产生频率对反射系数的影响 (14)3.2.3 均匀等离子体数量对反射系数的影响 (15)3.2.4 均匀等离子体出现次数对反射系数的影响 (16)3.2.5 等离子体时间间隙对反射系数的影响 (17)3.2.6 两个非均匀等离子体时间交集长度对反射系数的影响 (18)3.3 本章小结 (19)4 总结与展望 (20)4.1 总结 (20)4.2 研究展望 (20)致谢 (22)参考文献 (23)1 绪论1.1 研究背景近20多年以来，随着国际形势风云变化，各种精确制导技术以及精确的雷达探测技术大量地被应用于武器系统中，使得各种精确制导武器的命中率至少提高了1～2个数量级，这就极大的威胁了传统的作战武器在战场上的生存能力。

用FDTD法分析冷等离子体模型左手材料填充对同轴线截止特性的影响

Ｖｏ１．３４．ＮＯ．５ｏｃｔ．２０１３
文章编号：２０９５ — ３０４６（２０１３）０５ — ００离子体模型左手材料填充对
同轴线截止特性的影响
林福明ｌａ刘志勇仕．胡智昕２
方向之一．给出了柱坐标系下冷等离子体模型左手材料改进后的时域有限（ＦＤＴＤ）差分格式．利用得到的ＦＤＴＤ差分格式数值计算了不同厚度、不同折射率冷等离子体模型左手材料分别部分填充同轴线后ＴＥ模的归一化截止波数，并与正常材料部分填充进行比较．结果显示：左手材料部分填充同轴线后，其ＴＥ模截止波数随填充厚度和折射率绝对值的增大而增大，与正常材料填
第３４卷第５期
２０１３年１０月
江西理工大学学报
ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ
（１．江西理工大学，ａ．西校区Ｉｂ．理学院，江西赣州３４１０００；２．赣南医学院第一附属医院，江西赣州３４１０００）
摘
要：左手材料的研究是近年来的科研热点．电磁波在左手材料中的传播特性成为研究的主要
ＬＩＮＦｕ－ｍｉｎｇｈ，ＬＩＵＺｈｉ－ｙｏｎｇｂ，ＨＵＺｈｉ－ｘｉｎｚ

微波与低温等离子体相互作用的二维FDTD模拟

朱晋生 , 陆继珍 . 异向介质板应用于吸波隐身的 FDTD方法分析 ' [J]. 电讯技术 . 2008.(08)
[2]. 谭维翰 , 顾敏 . 等离子体钢丝二次谐波辐射的线性转换理论 ' [J]. 光
学学报 . 1988.(09)
[3]. C.Ngo , 景成祥 . 从核的多重碎裂到夸克—胶子等离子体 ' [J].
评论 . 1989.(02)
原子核物理
[4]. 顾琅 . 等离子体加工过程中尘埃微粒行为的研究 ' [J].
1997.(01)
力进展 .
[5]. 董全力 , 王军 , 张少龙 , 满宝元 , 王象泰 , 于衍宏 . 激光等离子体产生条件
的实验研究 ' [J]. 光电子 . 激光 . 1999.(05)
[6]. 议 ' [J].
邱华盛 . 中日签署沙尘合作研究协议及等离子体和核聚变合作研究协中国科学院院刊 . 2000.(06)
[7].
鲁建业 , 王军 , 马玉刚 , 陈波 . 纯净靶激光等离子体力学特性的理论模拟 ' [J]. 光学精密工程 . 2004.(05)
[8]. 李全春 . 白云鄂博铁矿中钙、镁、锰的等离子体光谱测定 ' [J].
微波与低温等离子体相互作用的二维 FDTD模拟
等离子体隐身是一种利用等离子体回避雷达探测的方法和技术 , 此方法就其原理而言优点突出 , 极具发展前景。几个主要的军事大国都积极开展该领域的研究和发展工作。目前 , 此方法和技术尚未发展成熟 , 诸多问题有待解决 , 还需要继续进行广泛、深入、细致的理论研究和实验研究。近年来 , 数值模拟计算研究成效显著 , 受到多方面的重视。本文针对两种进气管模型 ( 直型腔体和 S 型腔体 ), 分别设置结构对照组 ( 直型腔体和 S 型腔体 ), 和等离子体模型组 ( 腔体内壁覆盖低温离子体层 ), 采用时域有限差分 (FDTD)方法 , 进行数值模拟计算 , 研究腔体结构和等离子体层对于雷达波 ( 电磁波 ) 的屏蔽作用。结果表明 ,(1) 直型金属腔体对电磁波具有强反射特性 ,S 型金属腔体对电磁波的反射相对较弱 , 反映了结构隐身的作用； (2) 腔体内壁覆盖等离子体层后电磁波的回波能量均明显减少 , 且金属直型腔体加入等离子体对电磁波的吸收更加强 , 反映了等离子体隐身的作用； (3) 结构隐身与等离子体隐身相结合 , 有助于进一步改善和优化对于电磁波的隐身作用； (4) 等离子体碰撞频率、等离子体电子数密度和入射电磁波频率等因素对于其隐身效果都有程度不同的影响。本文的研究方法和结果 , 可以为低温等离子体隐身方法和技术研究提供有价值的参考。同主题文章 [1].

用FDTD分析小尺度波纹对KDP近场光强分布的影响

用FDTD分析小尺度波纹对KDP近场光强分布的影响陈明君;陈宽能;李明全【摘要】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时相对光强迭到最大值;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.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2010(037)008【总页数】5页(P19-23)【关键词】KDP晶体;小尺度波纹;时域有限差分方法(FDTD);相对光强【作者】陈明君;陈宽能;李明全【作者单位】哈尔滨工业大学,精密工程研究所,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,精密工程研究所,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,精密工程研究所,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】O4360 引言大口径KDP晶体是现阶段惯性约束核聚变(ICF)光路系统中唯一可作为普克尔斯盒和末端激光倍频的非线性晶体材料[1]。

但是大口径 KDP晶体被公认为是最难加工的光学元件，而且加工周期长。

KDP晶体本身具有质软、易潮解、脆性高、对温度变化敏感、易开裂等一系列不利于光学加工的特点，传统的研磨抛光法不适于加工高精度的大口径 KDP元件。

国内外加工此类元件已广泛采用了单点金刚石车削技术(Single Point Diamond Turning，SPDT)[2-4]。

但是，采用SPDT方法加工获得的KDP晶体已加工表面具有明显的走刀痕迹，形成小尺度波纹。

小尺度波纹的存在会给晶体的透射波前添加小尺度的周期性扰动，严重时在波纹沿刀具旋转方向会形成类光栅结构，这种小尺度波纹的近场调制作用会造成强激光的非线性增长，从而诱导元件的激光损伤[2]。

基于FDTD法等离子体光子晶体的禁带特性研究

Ｖｏ．５ＮＯ４１３．
Ａｕｇ．２０１１
基于ＦＴＤＤ法等离子体光子晶体的禁带特性研究＊
郭斌曾进启张焕德
（汉理工大学理学院武武汉４０７）３００
摘要：研究了垂直入射的电磁波在一维等离子体光子晶体中的传播特性，用时域有限差分方法采
第３５卷第４期
２１０１年８月
武汉理工大学学报（通科学与工程版）交
ＪｕｎｌｏｕａｎｖｒｉｆＴｅｈｏｏｙｏｒａｆＷｈｎＵｉｅｓｔｏｃｎｌｇｙ
（ａｓｏｔｔｎＳｉｎｅ＆Ｅｎｉｅｒｎ）Ｔｒｎｐｒａｉｃｅｃｏｇｎｅｉｇ
，、
前途的新学科．年来，子晶体研究的新领近光
域—— 一种等离子体／质成周期性排列或者等介离子体密度呈周期性分布的微纳米结构，为等称离体光子晶体（ｌｓｈｔｎｃｃｙｔｌＰＣ）３ｐａｍａｐｏｏｉｒｓａ，Ｐ［
自身参数所影响，以ＰＣ不仅具有独特的光子所Ｐ禁带特性和光子局域态，同时具有等离子体的特还
中的介电常数；ｅ为介质材料的介电常数．
性．因此，以通过改变等离子体的参数和磁场的可
大小和方向来人为的控制等离子体光子晶体的性
收稿日期：０１０－３２１－２１

开题-基于FDTD法的部分介质填充脊波导传输特性研究

止波长相关数据。
2000年张厚等人在“一种分析非均匀填充矩形波导的简单方法” 一文中，对非均匀填充矩形波导用均匀填充来等效，引入等效的介电常数，对简单的矩形波导分析计算起到了简化作用。
2004年王萍在“脊波导各种参数的计算”一文中，用等效电路法对脊波导进行了分析，得到了截止波长，特性阻抗，功率容量等数据。 2006年姚斌在论文“用FDTD法分析介质波导和介质加载腔的电磁波模场分布” 中，用时域有限差分法对部分介质填充波导截止频率进行了研究，且仅限于矩形波导、双脊波导等简单形状。 2007年陈小强教授在论文“两种新型双脊波导传输特性的研究”中，用有限元法计算了三角形和倒梯形对称双脊波导TE模式的传输特
60年代，Pyle发表了“The cutoff wavelength of the TE10 Mode in ridged rectangular waveguide of Any aspect ratio”用准静态法得到了任意外形比例的脊波导的特征值。
70 年代 , Montgomery 在论文 “ On the complete eigenvalue solution of ridged waveguide ”中利用里兹—伽辽金法分析了单脊波导的TE、TM 模式，但依然是近似解。
1992年Maloney和Smith提出将阻抗边界条件应用于FDTD。 1994年Berenger提出将麦克斯韦方程扩展为场分量分裂形式，
并构成完全匹配层(PML)，这是一种全新的吸收边界条件。
1995年Sacks等提出各向异性介质的PML，其支配方程是各向异性介质麦克斯韦方程，在FDTD计算中这两种PML已经成为主流。
2004年王萍在脊波导各种参数的计算一文中用等效电路法对脊波导进行了分析得到了截止波长特性阻抗功率容量等数2006年姚斌在论文用fdtd法分析介质波导和介质加载腔的电磁波模场分布中用时域有限差分法对部分介质填充波导截止频率进行了研究且仅限于矩形波导双脊波导等简单形状

等离子体覆盖导体柱双站散射特性的PLJERC-FDTD分析

等离子体覆盖导体柱双站散射特性的PLJERC-FDTD分析刘少斌;韩道福;袁乃昌
【期刊名称】《南昌大学学报（工科版）》
【年(卷),期】2003(025)003
【摘要】本文采用了一种新的既保证了计算的高效率,又有较高的计算精度的色散介质的FDTD算法称为分段线性电流密度递归卷积FDTD算法(PLJERC)的计算公式.研究了非均匀等离子体覆盖导体柱的散时特性.对TM波垂直入射时的双站、宽带仿真结果的分析表明,等离子体包层可以较大地减少雷达目标的电磁回波能量,衰减量与多种参数有关.
【总页数】5页(P1-5)
【作者】刘少斌;韩道福;袁乃昌
【作者单位】国防科技大学,电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073;南昌大学,基础部,江西,南昌,330029;南昌大学,基础部,江西,南昌,330029;国防科技大学,电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】O532
【相关文献】
1.基于有限元对双负介质覆盖导体方柱的宽带散射特性分析 [J], 王璐;沈琛
2.各向异性介质覆盖导体柱电磁散射特性的FEM/BEM分析 [J], 金本喜;周平
3.介质覆盖导体柱散射特性分析 [J], 周平;金本喜
4.负折射率媒质覆盖导体柱散射特性的FDTD分析 [J], 段梦蛟;文光俊;邵振海;谢康
5.等离子体覆盖导体柱宽带散射特性分析 [J], 莫锦军;刘少斌;袁乃昌
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基于FDTD的非线性混合电路特性分析

基于FDTD的非线性混合电路特性分析梅诣偲;吴先良;黄志祥;鲁思龙;任信钢;杜红梅【摘要】The full-wave analysis of nonlinear hybrid circuit is made by finite-difference time-domain (FDTD) algorithm, and the electromagnetic field distribution graph of microstrip circuits at different moments is obtained. The simulation result of FDTD method and that of commercial software are highly consistent. With full-wave simulation of electromagnetic field, its calculation results are more accurate than those of traditional circuit simulations, and the field value and distribution of electromagnetic field of microstrip circuits at different moments responding to high-frequency signals can be obtained directly, which has important significance for researching the properties of high-frequency nonlinear hybrid circuits and the problems about electromagnetic compatibility and so on.%文章采用三维时域有限差分(FDTD)方法,对非线性混合电路进行了全波分析,不仅获得不同时刻微带电路平面的电磁场分布图,并且所获得的电压分布图与软件仿真结果高度吻合.由于FDTD是电磁场的全波模拟,所得结果比传统电路模拟精度高且可以得到高频信号激励下微带电路所在平面各个时刻时域内的场解,直接观测到场分布情况,为高频非线性混合电路的特性分析提供了有效依据,同时对研究电磁兼容等问题有重要意义.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(035)010【总页数】4页(P1355-1358)【关键词】时域有限差分;电磁分布;非线性;集总元件;混合电路【作者】梅诣偲;吴先良;黄志祥;鲁思龙;任信钢;杜红梅【作者单位】安徽大学电子信息工程学院,安徽合肥230601;合肥师范学院物理电子系,安徽合肥230601;安徽大学电子信息工程学院,安徽合肥230601;安徽大学电子信息工程学院,安徽合肥230601;安徽大学电子信息工程学院,安徽合肥230601;安徽大学电子信息工程学院,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TN455随着电子技术的发展，电路的工作频率越来越高，集总元件的尺寸相对于波长越来越小，对于一些结构很复杂或者工作频率很高的系统，电路元件参数的提取已十分困难，路的概念也变得非常模糊。

用FDTD法分析冷等离子体模型左手材料填充对同轴线截止特性的影响_林福明

收稿日期：2013-05-10基金项目：江西省教育厅一般基金项目（GJJ12330）；江西理工大学校级课题项目（jxxj12076）作者简介：林福明（1985-），男，助教，主要从事电磁场理论及应用等方面的研究，E-mail ：lfm3041@ ．文章编号：２０９５－３０４６（２０１３）０５－００９２－０４用ＦＤＴＤ法分析冷等离子体模型左手材料填充对同轴线截止特性的影响林福明1a ，刘志勇1b ，胡智昕2（1.江西理工大学，a.西校区；b.理学院，江西赣州341000；2.赣南医学院第一附属医院，江西赣州341000）摘要：左手材料的研究是近年来的科研热点.电磁波在左手材料中的传播特性成为研究的主要方向之一.给出了柱坐标系下冷等离子体模型左手材料改进后的时域有限（FDTD ）差分格式.利用得到的FDTD 差分格式数值计算了不同厚度、不同折射率冷等离子体模型左手材料分别部分填充同轴线后TE 模的归一化截止波数，并与正常材料部分填充进行比较.结果显示：左手材料部分填充同轴线后，其TE 模截止波数随填充厚度和折射率绝对值的增大而增大，与正常材料填充的结果正好相反.展示了左手材料具有奇异的电磁特性，为左手材料的研究提供数据基础.关键词：左手材料；FDTD 法；同轴线；截止波数中图分类号：O451文献标志码：AFDTD method for analyzing the impact of cutoff characteristic of the coaxial line filled with cold plasma model of left-handed materialLIN Fu-ming 1a ,LIU Zhi-yong 1b ,HU Zhi-xin 2(1.Jiangxi University of Science and Technology,a.West campus;b.College of Science,Ganzhou 341000,China;2.The First Affiliated Hospital of Gannan Medical University,Ganzhou 341000,China)Abstract:In recent years,the left -handed materials are so widely studied in scientific research so that its radio-wave propagational characteristics become an important problem.This paper presents the improvement of difference scheme of FDTD for calculating cold plasma model of left-handed materials in cylindrical coordinate system.The normalized cut-off wavenumber of TE-mode of the coaxial line filled with cold plasma model of left-handed materials with different thickness,different refractive index is calculated by FDTD method,and a result of comparison with the normal material partially filled is given.The result shows:after the cold plasma model of left-handed materials partly filled in the coaxial line,the normalized cut-off wavenumber of TE-mode is increased along with the increasing thickness and refractive index absolute value of left-handed materials,the result of the normal materials filling is in the opposite.The fantastic electromagnetic characteristics of left-handed materials is showed,and provides the data base for studying left-handed materials.Key words:left-handed material;FDTD method;coaxial line;cut-off wavenumber江西理工大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第34卷第5期2013年10月Vol.34,No.5Oct.2013DOI:10.13265/ki.jxlgdxxb.2013.05.003设其内导体半径为a ，外导体半径为b ，a/b =0.25.内导体和外导体之间的部分为计算区域，计算区域划分为40×360个网格，采用正弦调制高斯脉冲作为激励源.左手材料的折射率为-2，即设定ωpe =ωpm =3姨·ω0，其中ω0=2πf 0，f 0为入射波的频率，f 0取为1.66GHz.空间步长取入射波波长的十分之一，即Δr=Δφ=λ/10，时间步长为Δt =Δr /2c ，c 为真空中的光速.依次改变填充介质的厚度d ，利用Matlab 编程计算得到金属同轴线填充不同厚度左手材料后，TE 模各高阶模的归一化截止波数随厚度的变化曲线，如图2.为了比较，把冷等离子体模型左手介质填充区域换成正常均匀介质填充，其折射率设为n =2，网格划分和其他参数设置保持不变.利用Matlab 编程计算得到填充不同厚度正常均匀介质后，TE 模各高阶模的归一化截止波数随厚度的变化曲线，如图3.比较图2和图3可以发现，随着左手介质填充厚度的增加，同轴线内TE 模各高阶模的归一化截止波数增大，也即，TE 模的截止波长减小，截止频率增大；但正常介质填充对同轴线内各高阶TE 模归一化截至波数的影响与左手介质填充得到的结果正好相反.2.2填充介质相对折射率对截止特性的影响根据同轴线的截面图1，同轴线的尺寸和介质填充方式不变.计算区域的网格划分为40×360，填充介质的厚度为d 保持不变，取d/b =0.25.冷等离子体模型左手材料的折射率分别设定为n =-1，-2，-3，…，-6.对于正常介质填充，其他设置不变，只是设置填充介质的折射率分别为n =2姨，3姨，…，10姨.采用正弦调制高斯脉冲作为激励源，利用Matlab 编程计算得到TE 模归一化截止波数和随填充介质折射率变化的关系曲线，如图4和图 5.图2左手介质填充厚度的对截止波数的影响图1介质填充同轴线987654321归一化截止波数TE5TE4TE3TE2TE10.10.20.30.40.5d/b d a b 图3右手介质填充厚度对截止波数的影响4.03.63.22.82.42.01.61.2归一化截止波数TE3TE2TE10.250.300.350.400.450.50d/b 7654321归一化截止波数TE5TE4TE3TE2TE1123456折射率的绝对值图4左手介质折射率对归一化截止波数的影响江西理工大学学报2013年10月94比较图4和图5可以看出，部分填充冷等离子体模型左手材料后，同轴线内的TE 模的归一化截止波数随折射率的绝对值的增大而增大；填充正常均匀介质则刚好得到相反的结果，TE 模归一化截止波数随折射率的增大而减小.3结论本文利用改进后的FDTD 差分格式，数值计算了冷等离子体模型左手材料部分填充同轴线后对其TE 模截止特性的影响.计算结果表明：①增大左手材料的填充厚度或者增大左手材料的相对折射率，同轴线内TE 模归一化截止波数将增大，与正常介质填充得到的结果正好相反；②与相对折射率相比，左手材料填充厚度的改变对同轴线内TE 模截止波数的影响更大；③同轴线内传输的主模为TEM 模，为实现单模传输，截止各阶色散模（TE 和TM 模），只需在同轴线内填充一定厚度的左手介质薄层.左手材料使改变同轴线的传输特性变得简单方便.计算结果展示了左手材料具有奇异的电磁特性，但计算过程没有考虑实际的工艺制作和介质本身的色散等问题，只在理论上对其进行模拟计算，为左手材料的研究及未来可能的应用提供数据基础.参考文献:[1]Veselago V G.The electrodynamics of substances withsimultaneously negative values of and [J].Physics-Uspekhi,1968,10(4):509-514.[2]Pendry J B,Holden A J,Robbins D J,et al.Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena[J].Microwave Theo ry and Techniques,IEEE Transactions on,1999,47(11):2075-2084.[3]Pendry J B,Holden A J,Stewart W J,et al.Extremely low frequency plasmons in metallic mesostructures [J].Physical review letters,1996,76(25):4773-4776.[4]Pendry J B,Holden A J,Robbins D J,et al.Low frequency plasmons in thin-wire structures[J].Journal of Physics:Condensed Matter,1998,10(22):4785.[5]赵乾，赵晓鹏，康雷，等.一维负磁导率材料中的缺陷效应[J].物理学报，2004，53(7):2206-2211．[6]王瑛，汪银辉，王敏芳.负折射率材料及其军事应用[J].光电子技术，2010，30(1):1-6.[7]蒋美萍，陈宪锋，倪重文.左手材料平板波导的传输特性[J].中国激光，2009，36(1)：193-197.[8]郭林燕，杨河林，李敏华，等.单方环结构左手材料微带天线[J].物理学报，2012，61(1)：(014102)-1-(0141020)-5.[9]姜弢，刘福平，朱梦渝，等.左手材料在武器装备系统中的应用[J].装备环境工程，2010，7(1):44-49.[10]葛德彪，闰玉波.电磁波时域有限差分方法[M].西安:西安电子科技大学出版社，2002.[11]曾文波，赵嘉.有损耗左手材料电波传播特性的FDTD 分析[J].现代电子技术，2010，326(15):63-66.[12]沈晴，耿友林.基于移位算子与无分裂FDTD 法左手材料研究[J].杭州电子科技大学学报，2009，29(3):44-47.[13]王进，郭陈江，刘钊.基于同轴开槽的阻抗调谐器研究[J].计算机仿真，2010，27(10):99-102.[14]赵才军，蒋全兴，景莘慧.改进的同轴传输/反射法测量复介电常数[J].仪器仪表学报，2011，32(3):695-700.[15]Pendry J B.Negative refraction makes a perfect lens [J].Physicalreview letters,2000,85(18):3966-3969.图5右手介质折射率对归一化截止波数的影响4.03.53.02.52.01.51.0归一化截止波数TE3TE2TE124681012d/b 第34卷第5期林福明，等：用FDTD 法分析冷等离子体模型左手材料填充对同轴线截止特性的影响95。

用FDTD法分析各向异性介质填充矩形波导的截止特性

( )
E z x 则
n
=
（ i， j + 1 / 2）
（ 10 ）
+ 1 /2 － 1 /2 Hn （ i， j + 1 / 2 ） = v m11 H n （ i， j + 1 /2） + x x
v m12 n － 1 / 2 － 1 /2 － 1 /2 ［ Hy （ i + 1 /2， j + 1 ） + Hn （ i － 1 /2， j + 1 ） + Hn （i+ y y 4
图6 Fig． 6
TM 模主模归一化截止波数与 d / b 的关系 The relation of normalized cutoff number of TMmode and d / b
3
结
论
本文采用 FDTD 方法计算了磁各向异性介质和电各向异性介质填充矩形波导的截止特性，数值实例证实了本文方法的有效性和正确性，分析了填充介质厚度对 TE 模和 TM 模主模截止波数的影响。本文是针对单层介质的情况进行分析的，对于多层各向异性介质的波导问题也可利用类似的方法进行分析。参考文献：
Δ

(
μ σm + Δt 2
) (
－1
σ σ · μ － m ·H n － 1 / 2 － μ + m Δt 2 Δt 2
)
(
)
Δ
对（ 1 ）式在时域作差分离散可得 ε σ + En + 1 = Δt 2 对（ 2 ）式作同样的处理可得
(
) (
－1
Δ Δ
（ 1）（ 2）
× E = － μ·

有损耗左手材料电波传播特性的FDTD分析

有损耗左手材料电波传播特性的FDTD分析物理学中,介电常数ε和磁导率μ是描述介质中电磁场性质最基本的两个物理量。

在已知的物质世界中,对于普通的电介质而言,介电常数ε和磁导率μ都为正值,电场、磁场与波矢三者构成右手螺旋关系,这样的物质被称为右手材料(Right-Handed Materials,RHM)。

所谓的左手材料(Left-Handed Materials,LHM)是指介电常数ε和磁导率μ同时为负的介质材料,也常被称为双负介质(Double Negative Materials,DNG),其特点是电场、磁场与波矢三者构成左手螺旋关系。

左手材料是近年来国际物理学和电磁学的一个研究热点,其概念最初由前苏联物理学家Veselago 于1968年提出并做了大量的理论性研究,指出了左手材料具有诸如负折射效应、逆多普勒效应等许多奇异的电磁特性,但由于自然界中没能发现ε和μ同时为负数的介质材料存在,所以他的研究结果在很长一段时间一直没有得到实验验证,也没能激起人们更多的兴趣。

1999年,英国皇家学院Pendry等人相续提出了用周期性排列的金属棒和开口金属谐振环可以在微波波段分别产生等效负介电常数和等效负磁导率的思路,并提出了左手材料具有“完美透镜”特性的概念。

2021年,美国加州大学圣迭哥分校物理学家Smith教授等人首次成功地通过人工方法构造出了这种自然界中并不存在的材料,并且利用此介质进行了电波传播实验,通过实验观察到了负折射等一系列左手材料中电波传播的特殊现象。

这些研究成果在国际上引起了很大的反响,激起了更多学者对左手材料在各个领域可能产生的应用前景进行了深入的思考和研究,而电磁波在该材料中的传播特性显然是研究的重要课题。

目前,物理光学方法、矩量法、时域有限差分法(FDTD)、高低频混合方法等各种数值分析方法纷纷被用来仿真和分析左手材料中电磁波的传播特性[4-5],其中,时域有限差分法(FDTD)特别是基于Drude模型的FDTD方法是比较方便和有效的一种[3,6]。

用FDTD法计算部分介质填充波导的截止频率

用FDTD法计算部分介质填充波导的截止频率
姚斌;郑勤红;帅春江;张学庆;刘玲丽
【期刊名称】《云南师范大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(026)004
【摘要】给出用时域有限差分(FDTD)方法计算电磁场问题的差分格式,详细介绍了FDTD法分析介质填充波导截止频率的计算过程.实例计算了空心矩形波导的截止频率,并与理论值进行比较;计算了填充部分介质时矩形波导和双脊波导的截止频率,获得了三脊波导的归一化截止频率谱图,给出填充不同介质时各主模式的截止频率.【总页数】4页(P52-55)
【作者】姚斌;郑勤红;帅春江;张学庆;刘玲丽
【作者单位】云南师范大学物理与电子信息学院,云南,昆明,650092;云南师范大学物理与电子信息学院,云南,昆明,650092;云南师范大学物理与电子信息学院,云南,昆明,650092;云南师范大学物理与电子信息学院,云南,昆明,650092;云南师范大学物理与电子信息学院,云南,昆明,650092
【正文语种】中文
【中图分类】O451
【相关文献】
1.用FDTD法分析填充介质金属同轴线的截止频率 [J], 林福明;郑勤红;姚斌;王建敏;李升辉;胥万松;李琳
2.用非均匀网格FDTD法计算部分介质填充脊波导的截止频率 [J], 姜艳娥;郑勤红;
姚斌;何佳;李淼;李禹华;毛玮
3.用FDTD法计算外开槽同轴波导的归一化截止频率 [J], 李禹华;郑勤红;毛玮;何佳;李淼;姜艳娥
4.用FDTD分析部分介质填充同轴传输线的截止频率 [J], 王秀玲;郑勤红;姚斌;钟汝能
5.FDTD法计算波导截止频率时激励源的优化设计 [J], 崔芙蓉;季飞;胡斌杰;赖声礼因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

等离子体鞘套中电磁波传播特性的ADEFDTD计算

等离子体鞘套中电磁波传播特性的ADE-FDTD计算刘江凡席晓莉柳杨（西安理工大学自动化与信息工程学院，西安710048）摘要：采用ADE-FDTD方法研究了电磁波在实际电子分布的等离子体鞘套中的透射特性。

首先介绍了ADE-FDTD的基本原理；然后通过与电子密度为双指数分布模型的等离子鞘套中功率透射系数解析结果的比较，验证了ADE-FDTD程序的正确性；最后计算了在RAM-C III实验的等离子鞘套电子密度分布条件下L、S及X频段信号的功率反射透射系数，计算结果与RAMC天线的实测结果一致。

本文算法可用于电波在高速飞行器的等离子体鞘套中的传播计算，为高速再入飞行器的“黑障”区估计提供一定的依据。

关键词：等离子体鞘套，ADE-FDTD，功率透射系数Calculation of Propagation Characteristics of Electromagnetic Wave in Plasma Sheath Using ADE-FDTD MethodLIU Jiangfan, XI Xiaoli，LIU Yang( Xi’an University of technology, Xi’an 710048)Abstract: An auxiliary differential equation finite-difference time domain (ADE-FDTD) methodology was used here to study the transmission characteristics of the electromagnetic wave propagating through the plasma sheath with real electron density distribution. The basis principle of ADE-FDTD was introduced first. Then, by comparing with the analytic results of the power transmissions, the ADE-FDTD program used was verified when the electron density distribution is double-exponential. Finally, the power transmissions were calculated with the plasma density from the RAM-C III experiment at the frequency band of L, S and X. The results agreed well with that measured by the RAM-C antenna. The algorithm in this paper can be used for calculate the characteristics of electromagnetic wave through plasma sheath which around the high-speed aircraft , and provided basis for estimate the “blackout” areas of the high-speed aircraft.Keywords: Plasma sheath; ADE-FDTD;Power transmission coefficient1 引言高速飞行器再入大气层时，再入体周围可形成一定厚度的高温电离等离子体鞘套，对电磁波的传播产生严重的散射和吸收，在一定条件下导致无线通信中断，产生“黑障”效应[1]。

利用FDTD计算超薄金壳中的等离子银纳米空腔

利用FDTD计算超薄金壳中的等离子银纳米空腔
高天;刘玲
【期刊名称】《现代物理》
【年(卷),期】2024(14)2
【摘要】通过时域有限差分方法,对超薄金壳中的等离子银纳米空腔进行模拟分析。

发现带有金壳的银纳米颗粒场增强效果要高于纯银纳米颗粒,并且理论上超薄的金
壳还可以保护银纳米颗粒,防止其被氧化。

通过与金膜相结合,形成腔型结构,发现场增强更加明显。

这种结构是一种实验上可以实现的简单结构。

这项工作为开发具有宽光谱增强电磁场的等离子金属纳米腔体结构铺平了道路。

此外,这项研究还为生
命科学领域的成像和检测提供了一种有效的SERS基底。

【总页数】6页(P65-70)
【作者】高天;刘玲
【作者单位】天津工业大学物理科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB3
【相关文献】
1.基于FDTD的三角形银纳米颗粒阵列等离子共振吸收特性的模拟
2.纳米银复合
粒子空腔核-壳结构的表征3.用银壳层调节单分散金纳米棒的局域表面等离子体共
振光学性能4.利用激光烧蚀法制备表面等离子体可调谐的金核银壳层纳米颗粒胶
体5.金纳米棒组装体表面等离子体共振耦合效应的FDTD模拟
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