微谐振器纵向振动热弹性耦合分析
导电薄板在纵向磁场中的谐波共振分析
０ 引言
随着航 空航天 、核工业 、磁悬浮运 输 、机 电动
磁力的作用，但没有涉及电动力学方程的影响。
本 文研 究 纵 向磁 场 中导 电薄 板 的非 线性 磁 弹 性 谐波共 振 问题 ，此 时，在振 动方程 中除需考虑 电 磁 力 的作 用外 ，还 需与 电动 力 学方程 进 行联 合 求 解 。针对 磁弹性耦 合方程 组 的特 点，在进 行解析求
设 ，根据 虚功原 理 ，可得 到直角坐 标系Ｏ ｙ ｘ 为 ｘｚ（ｙ 板 的中面 ，ｚ 为法 向） 下导 电板 的非线性 磁弹性 振 动方程 为
［—】分别对 电流和脉 冲磁场 作用 下导 电板 的动 力 ６７ 学特性 进行 了分析 ；文 献 ［］给 出 了磁场 环境 下 ８ 导 电薄板 的磁弹性振 动一般 方程 ， 并对 横 向磁场 中
的主 共振 问题进行 了分析 求解 ；文献 ［一Ｏ ９ ｌ ］分 别
Ｉ ， ＾ ， ＋ 十 ＋
，
ｌ＋＝ ， Ｗ ， ＋ ， ， ＝ ＋ ＋ 捌 ， ２
＼ ７ Ｎ ｖｍ ｍ ＋ ｚＰ ｈ ｌ Ｖ ＋ ｖ ＋ ｖＦ＋ ｐ Ｗｌ ｌ
近 几十年 ， 电磁 弹性 力学理论得 到 了较 快 的发 展 ，并取得 了许 多重要成 果 。Ｐ ｏＹ Ｈ等 。 是用 ａ 理性 力 学与 公理 化 体系 方 法建 立 电磁 弹性 力 学理 论 的奠基 者 ； 在导 电材 料板 壳磁弹性 振动 问题 的研 究 中，ＡＭ ａ Ｉ Ｍ Ｈ Ｃ Ａ等 做 了一 些开创 性 的 ６ ｐＩ ￣ ｙ 工作 ，得 到 了很 多有 价值 的理 论研 究成 果 ；文 献
研 究 了横 向恒 定磁 场 中导 电薄板 的磁 弹 性亚 谐 波 共振和 组合共 振 问题 ， 中在振动 方程 中考 虑 了 电 其
弹性力学的概念
经典弹性力学建立
17世纪末到18世纪初，R·胡克、C·惠更斯 、L·欧拉和J·伯努利等人建立了经典的弹性 力学理论，奠定了弹性力学的基础。
弹性力学应用领域
工程领域
材料科学
弹性力学广泛应用于各种工程领域，如建 筑、桥梁、道路、隧道、航空航天等，用 于分析和设计各种结构物。
弹性力学对于研究材料的力学性能和变形 行为具有重要意义，为材料科学的发展提 供了理论基础。
组分、结构等因素变化。
智能材料
03
如压电材料、形状记忆合金等，其力学行为与电场、磁场、温
度等外部条件密切相关，对弹性力学提出新的挑战。
复杂环境下弹性力学问题
极端环境
如高温、低温、高压、 真空等极端环境下，材 料的弹性力学行为可能 发生变化，需要研究相 应的理论和实验方法。
多场耦合
在力、热、电、磁等多 场耦合作用下，材料的 弹性力学响应更加复杂 ，需要建立多场耦合的 弹性力学模型。
泊松比
又称横向变形系数，是反映材料在受到纵向压缩或拉伸时，横向应变与纵向应变 比值的物理量。泊松比越大，说明材料在受到纵向力时横向收缩或膨胀越明显。
应力集中与应力分布
应力集中
在物体内部，由于形状、尺寸或材料性质等原因，某些部位 的应力可能显著高于其他部位，这种现象称为应力集中。应 力集中容易导致物体在局部范围内发生破坏。
地震学
生物力学
弹性力学在地震学中也有重要应用，用于 研究地震波在地球内部的传播规律和地震 引起的地面振动等问题。
生物力学是研究生物体运动和变形的学科， 弹性力学为其提供了基本的理论和方法。
02
弹性力学基本概念
CHAPTER
应力与应变概念
应力
物体内部单位面积上所承受的力，表示物体内部某一点的受力状态。应力分为 正应力和切应力，正应力与截面垂直，切应力与截面平行。
基于自激振荡的微机械谐振器驱动方法研究
基于自激振荡的微机械谐振器驱动方法研究微机械谐振器是一种重要的微纳米器件，常用于振动传感、振动能量采集和通信等领域。
为了实现微机械谐振器的高效驱动，提高其振幅和频率的精确控制，研究者们提出了基于自激振荡的驱动方法。
自激振荡是一种非线性现象，指的是系统在一定条件下能够产生自我激励的振荡。
在微机械谐振器中，通过合理设计谐振器的结构参数和电路条件，可以实现自激振荡驱动，从而提高谐振器的驱动效率和性能。
微机械谐振器的驱动方法通常包括电力驱动和力驱动两种方式。
基于自激振荡的方法主要是电力驱动的一种变种，通过将驱动信号与微机械谐振器的非线性特性相结合，实现自我激励振荡。
基于自激振荡的微机械谐振器驱动方法主要包括以下几个方面的研究：1.静电耦合驱动：静电耦合驱动是一种常用的驱动方式，通过在微机械谐振器两侧施加静电力来实现驱动。
在基于自激振荡的驱动方法中，可以利用非线性特性，通过调整静电耦合力的大小和相位，实现谐振器的自激振荡。
2.电荷泵驱动：电荷泵驱动是一种高效的驱动方式，通过周期性改变微机械谐振器的电荷分布，从而实现谐振器的驱动。
在基于自激振荡的驱动方法中，可以利用电荷泵驱动的非线性特性，实现谐振器的自激振荡。
3.静电力调谐：静电力调谐是一种常用的谐振器频率调谐方法，通过改变谐振器的电容或电压来实现频率调谐。
在基于自激振荡的驱动方法中，可以利用静电力调谐的非线性特性，实现谐振器的自激振荡。
4.锚点挠性调谐：锚点挠性调谐是一种通过改变谐振器的锚点结构的方法来实现频率调谐。
在基于自激振荡的驱动方法中，可以利用锚点挠性调谐的非线性特性，实现谐振器的自激振荡。
基于自激振荡的微机械谐振器驱动方法具有以下优点：1.高效性能：通过合理设计谐振器的结构和驱动电路，可以实现高效的能量转换和频率调谐，提高谐振器的驱动效率和性能。
2.精确控制：利用谐振器的非线性特性，可以实现精确的振幅和频率控制，满足不同应用需求。
3.稳定性：基于自激振荡的驱动方法具有较高的稳定性，能够抵抗外部干扰和温度变化的影响，提高系统的稳定性和可靠性。
第6章微波谐振器-PPT精品文档
Microwave Technique
f 0
d ,N连续
(d )
f 0
d (e)
6.1 串联和并联谐振电路
6.1.1串联谐振电路
谐振时 Zin R
0
1 LC
Q0L 1 R 0RC
Figure 6.1 A series RLC resonator and its response. (a) The series RLC circuit. (b) The input impedance magnitude versus frequency.
在其上呈驻波分布，即电磁能量不能传输，只能来回振荡。因此微 波谐振器是具有储能与选频特性的微波元件。
Microwave Technique
引言
LC谐振器的作用
低频…
谐振腔的作用
微波…
LC谐振器在微波频段的缺点：
a. 尺寸变小，储能空间小，容量低；
b. 损耗增加：辐射损耗、欧姆损耗及介质热损耗增大， 品质因数低，频率选择性差 。
微波屏蔽腔的谐振频率
Microwave Technique
微波屏蔽腔的谐振频率
Microwave Technique
Microwave Technique
Microwave Technique
6.4 圆波导谐振腔
概述：圆柱谐振腔是由一段长度为l， 两端短路的圆波导构成，其圆柱腔半 径为R。圆柱腔中场分布分析方法和 谐振波长的计算与矩形腔相同。
6.2.2
6.2 传输线谐振器
Microwave Technique
6.2.3
6.2 传输线谐振器
Microwave Technique
耦合谐振回路PPT课件
Y fe
Ic U be
g U ce 0
m
Yoe
Ic U ce
U be 0 goe j Coe
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2.1.2 二极管和场效应管的高频小信号模型
一、二极管的高频小信号模型
二、FET的高频小信号模型
室温条件下：
Cgd
rD
26mV ID
CJ CT CD
g +
U gs
rgs
Cgs gmU gs
-
y
g0
jC
1y
jL
g0
j(C
1)
L
g0 1
j
1 g0
(C
1
L
)
g0 1
j 0C
g0
(
0
0
)
g0 1
jQ(
0
0
)
g0 (1 j )
+
I
L
U
C
L go
r
-
y
a、并联谐振频率
o
1 LC
或f o
2
1 LC
b、品质因数
Qo
oC
g0
1
g0o L
c、广义失谐
Q( 0 ) 2Q
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2、耦合谐振回路及特性分析
a、两个概念
耦合系数——反映两回路的相对耦合程度。定义为耦合元件电抗的绝对值与初、 次级回路中同性质元件电抗值的几何平均值之比。
k M L1L2
k
CC
C1 CC C2 CC
耦合系数k通常在0～1之间，k<0.05称为弱耦合；
k>0.05称为强耦合； k=1称为全耦合。
微环谐振器的耦合和特性的分析与研究
微环谐振器的耦合和特性的分析与研究微环谐振器的耦合和特性分析与研究引言随着微纳加工技术的快速发展，微纳光学器件正逐渐成为现代光学与电子学领域的研究热点之一。
其中，微环谐振器作为一种重要的微纳光学器件，因其特殊的结构和良好的谐振特性，被广泛应用于微光学传感器、光信号处理以及光通信等领域。
本文将对微环谐振器的耦合和特性进行深入分析和研究。
一、微环谐振器的基本原理微环谐振器是通过在一个环形波导中构成高品质因子（Q）的谐振模式而产生强烈的光场共振效应。
其基本结构由环形波导和耦合区组成。
当入射的光场与环形波导的谐振模式相匹配时，会在谐振频率处形成窄带宽的共振增益效应。
二、微环谐振器的耦合机制微环谐振器中的耦合机制通常分为直接耦合和间接耦合两种。
其中，直接耦合指的是将光信号通过光纤等外界通道直接注入微环谐振器中。
而间接耦合常见的方式有布拉格光栅耦合、反射镜耦合和侧边耦合等。
这些耦合方式可以通过调整系统参数，如波导与微环之间的间距、耦合强度等，来实现与微环谐振器的光场交互。
三、微环谐振器的特性3.1 谐振特性微环谐振器的谐振特性是指其共振峰的频率、带宽和品质因子等性能指标。
通过调整微环的直径、耦合系数和环材料的折射率等参数，可以调节其谐振特性，使其在特定的光波波长范围内产生共振效应。
3.2 良好的光场限制效应微环谐振器由于其尺寸微小，对光场有强烈的限制效应。
当光场与微环谐振器的尺寸相匹配时，光场会在环中形成强烈的驻留效应，使得光子能够停留在微环中进行反复的传输和损耗。
这种限制效应可以用来增强微环谐振器的传感灵敏度和光学信号增益。
3.3 温度敏感性微环谐振器对温度的敏感性非常高。
由于微环谐振器的结构对温度变化非常敏感，微小的温度变化会导致微环材料的热膨胀或折射率的变化，从而改变谐振频率。
这使得微环谐振器可以被广泛应用于温度传感器和热光调制器等领域。
四、微环谐振器的应用领域4.1 光传感器由于微环谐振器对环境参数的敏感性，例如温度、压力、湿度等，其可以被广泛应用于光传感器领域。
杆的纵向振动与轴的扭转振动
振动方向不同：杆的纵向振动方向 与杆的轴线方向平行而轴的扭转振 动方向则与轴的截面垂直。
实际应用场景
机械制造：在机械制造中杆的纵向振动与轴的扭转振动常常同时存在影响机器的正常运转。
交通运输：车辆、船舶等交通工具中的传动系统如发动机、变速箱等都涉及到杆的纵向振动 与轴的扭转振动。
建筑工程：在建筑工程中如桥梁、高层建筑等需要考虑到风、地震等外力作用下杆的纵向振 动与轴的扭转振动的影响。
对系统稳定性的影响
振动可能导致系统失稳产生共振现象 振动会加速系统各部件的疲劳损伤降低使用寿命 振动会影响系统的测量精度和控制稳定性 适当抑制振动可以提高系统的稳定性和可靠性
对系统效率的影响
振动会使系统中的 元件磨损导致效率 降低
振动会产生额外的 热量影响系统的热 效率
振动会干扰信号传 输影响系统的信息 传递效率
杆的纵向振动与轴的扭转振动在工 程实际中常常同时存在需要综合考 虑它们的耦合效应。
振动类型不同：杆的纵向振动是拉 伸或压缩振动轴的扭转振动是旋转 振动。
区别
振动频率不同：杆的纵向振动频率 通常较高而轴的扭转振动频率相对 较低。
添加标题
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添加标题
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影响因素不同：杆的纵向振动主要受 轴向力、阻尼和支撑的影响而轴的扭 转振动主要受扭矩、阻尼和转动惯量 的影响。
,
汇报人：
目录
定义与原理
添加标题
定义：杆的纵向振动是指杆在轴向方向上的振动是机械振动的一种形式。
添加标题
原理：当外力作用于杆的一端或杆本身的重力引起杆的轴向变形时杆的轴向会产生周期性的振动即杆的纵 向振动。这种振动可以通过弹性理论和动力学方程进行描述和预测。
影响因素
振动系统的谐振频率分析
振动系统的谐振频率分析振动系统是物体在受到外力作用或内部能量释放时，由于弹性变形产生的周期性运动。
谐振频率是指振动系统在特定条件下的固有频率，也是能够使振动系统得到最大能量传输的频率。
一、引言振动系统的谐振频率是研究振动现象的重要参数。
通过对振动系统的谐振频率进行分析，可以更好地了解振动系统的特性和性能，对于设计和优化振动系统具有重要意义。
二、振动系统的基本原理振动系统由质量、弹簧（或刚性支撑）和阻尼器组成。
质量提供了惯性，弹簧提供了弹性力，并使系统恢复到平衡位置，阻尼器消耗能量，减小振幅。
振动系统的物体在受到外界激励力作用时，会产生振动，其振动的频率由振动系统的固有特性决定。
三、单自由度谐振频率分析在单自由度振动系统中，只存在一个质点可以自由振动。
对于一个单自由度的振动系统，其谐振频率可以通过以下公式计算：f_n = (1/2π) * √(k/m)其中，f_n 表示第n个谐振频率，k 表示系统的弹性劲度系数，m 表示质量。
四、多自由度谐振频率分析在多自由度振动系统中，存在多个质点可以自由振动，并相互影响。
由于多自由度振动系统的复杂性，无法简单通过公式计算得到谐振频率。
而需要使用数值计算方法，如有限元法、模态分析等来确定系统的谐振频率。
五、谐振频率的意义谐振频率是振动系统固有的频率，当外力频率等于谐振频率时，系统的振幅将会达到最大值，即共振。
因此，对于振动系统的设计和优化，谐振频率的分析至关重要，可以避免共振引发的损坏和不稳定现象。
六、应用案例振动系统的谐振频率分析在各个领域都有广泛的应用。
例如，机械设计中的结构优化、汽车行驶中的悬挂系统研究、建筑物的地震响应分析等。
通过对振动系统的谐振频率进行分析，可以提高系统的性能和稳定性。
七、结论振动系统的谐振频率是系统固有的频率，通过分析和计算可以得到。
通过对振动系统谐振频率的研究，可以更好地了解系统的特性和性能，为系统的设计和优化提供指导和依据。
振动系统的谐振频率分析在各个领域都具有重要意义，并广泛应用于实际工程中。
微环谐振器工作原理
微环谐振器工作原理1. 引言1.1 微环谐振器的定义微环谐振器是一种利用微环结构实现光场增强与传播的微纳光子器件。
微环谐振器通过在微环内部固定光子，使其在环形波导中传输，从而实现光隔离和光耦合功能。
其工作原理是基于腔共振效应，当微环谐振器中的光子频率与谐振腔中的驻波频率匹配时，光子会被捕获在腔中，形成稳定的驻波场。
这种驻波场会增强光子与光子之间的相互作用，从而在微环中形成共振现象。
微环谐振器的定义涵盖了其结构特点和工作原理，使其成为光子学领域中的研究热点。
在微纳光子器件中，微环谐振器可以用于实现滤波、耦合、调制等功能，广泛应用于光通信、传感、激光器等领域。
微环谐振器的研究不仅推动了微纳光子器件的发展，也为光子学的实际应用提供了新的可能性。
1.2 微环谐振器的应用微环谐振器在微纳光子器件中具有广泛的应用前景。
微环谐振器可以作为滤波器，用于选择性地传输或抑制特定波长的光信号。
这在光通信和传感领域有着重要的应用，可以实现光信号的精确调控和处理。
微环谐振器还可用作传感器，通过监测微环谐振器中光的传输特性变化来实现对环境参数的检测，例如温度、压力、化学物质浓度等。
这种传感器具有高灵敏度、快速响应和小尺寸的特点，适用于微型化的生物传感和环境监测。
微环谐振器还可以用于光学存储、光学增益、光学调制等领域，为光子器件的发展提供了新的可能性和潜在应用场景。
微环谐振器在微纳光子器件中的应用潜力巨大，将在未来的研究和产业中起到重要作用。
2. 正文2.1 微环谐振器的结构微环谐振器是一种微纳光子器件，其结构包括环形波导和耦合波导。
环形波导是由高折射率材料制成的环形结构，具有一定的直径和厚度。
耦合波导是将光信号引入或引出环形波导的结构，通常采用直波导或波导耦合器。
微环谐振器的结构中还包括加工光栅和耦合极。
加工光栅用于调节微环谐振器的共振频率，耦合极用于将光信号引入或引出微环谐振器。
微环谐振器的结构设计十分精密，需要保证环形波导的直径、厚度和耦合波导的位置及距离等参数满足设计要求。
【浙江省自然科学基金】_耦合方程_期刊发文热词逐年推荐_20140811
推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
科研热词 推荐指数 谐振频率 3 薄膜体声波谐振器 3 有效机电耦合系数 3 带宽 3 初应力 3 储液罐 3 投影方程 2 性能曲线 2 弹塑性 2 动力推覆 2 饱和黏弹性土 1 随机平均法 1 调制噪声 1 解析解 1 表面粗糙度 1 螺旋槽干气密封 1 肾型涡 1 耦合方程 1 稳态振动 1 稳定性分析 1 瞬态概率密度 1 甘露醇 1 球空腔 1 热黏效应 1 滑移流 1 流固耦合 1 气膜冷却 1 最佳耦合点 1 暗-亮孤子解 1 数值模拟 1 打靶法 1 微尺度效应 1 孔型 1 多自由度时滞非线性随机系统 1 周期分布放大系统 1 变系数耦合非线性薛定谔方程 1 受激布里渊散射 1 反应分离耦合 1 动力稳定性 1 分数导数 1 传质方程 1 galerkin法 1 floquet理论 1 b-r准则 1
推荐指数 3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44
2011年 科研热词 饱和土 随机能量共振 结构化表面 纵向振动 精确解 横观各向同性 对称群 功 burgers方程 频率方程 非线性振动 随机热力学 边界约束 软磨粒流加工 软性磨粒流 耦合系统 耦合双稳系统 耦合kdv方程 群桩 等效电路 矩方法 湍动 流场特性 流体静压 泰勒展开 水平集 模具抛光 桩 核主泵 有限元 数值模拟 控制 扬声器 径向振动 密封性能 压电换能器 单颗动力学模型 动力阻抗 分岔 凝并 准确解析解 painlevé性质 painlevé分析法 painleve性质 green函数 ck直接法 biot波动方程 auto软件 推荐指数 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
微环谐振器
实用微环谐振器的设计摘要由于微环谐振器是现在带光纤通讯的关键部件之一，因此对于微环谐振器的理论研究具有极其重要的必要性。
本文首先简单介绍了微环谐振器的基本特点，然后介绍了微环谐振器在实际中的各种应用和微环谐振器的发展史，接着系统理论的分析了微环谐振器的基本原理，然后在微环谐振器的性能指标里详细介绍了微环谐振器的各种性能参数极其求解，由于微环谐振器的重要性，我们通过OPTIWA VE软件选择FDTD法对其进行了系统的模拟仿真，分析其各项参数。
微环谐振器的研究使人们有了对集成光学可行性的猜想，其对光纤通讯领域的影响是不言而喻的。
关键字：微环谐振器OPTIWA VE FDTDDesign of Practical Micro-ring ResonatorAbstract As the micro-ring resonator with optical fiber communication is now one of the key components, so the theory of micro-ring resonator has a very important research need.This article first introduces the basic micro-ring resonator characteristics, and the system theory of micro-ring resonator basic principles, and then micro-ring resonator performance indicators in detail the micro-ring resonator performance parameters is extremely solution, in view of the importance of micro-ring resonator, we adopt OPTIWAVE software from the system simulation, analysis of its parameters, then introduces two micro-ring resonator numerical simulation method: FDTD method, BPM method , and then introduced the micro-ring resonator variety of applications in practice, the best description of the micro-ring resonator history.Study of micro-ring resonators so that they had on the feasibility of integrated optics guess, its impact on optical communications is self-evident.Key words Micro-ring resonators OPTIWAVE FDTD目录摘要................................................................................................................................................. I Abstract......................................................................................................................................... I I 第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2微环谐振器简介 (1)1.3微环谐振器相关研究的国内外进展和现状 (2)1.3.1 微环谐振腔器结构的发展 (3)1.3.2微环谐振腔器功能的变化 (4)1.4 微环谐振器的实际应用 (6)1.4.1 激光稳频和调频器 (6)1.4.2 光波导分插复用器 (7)1.4.3 生物化学传感器 (8)1.4.4 光开关 (9)1.4.5 光延时线 (10)1.4.6 色散补偿器 (11)1.5 本文主要工作 (12)1.6小结 (12)第二章微环谐振器的理论分析 (13)2.1 微环谐振器的基本理论 (13)2.2微环谐振器的性能指标 (15)2.2.1谐振波长 (16)2.2.2 微环谐振半径 (16)2.2.3 半径-波长色散方程 (17)2.2.4 自由光谱范围FSR (17)2.2.5谐振峰半高全宽 (18)2.3 本章小结 (19)第三章仿真模拟分析 (20)3.1 OPTIWAVE软件简介 (20)3.2 OPTIWAVE软件的基本操作 (20)3.3 利用Optiwave软件对FDTD模拟仿真分析 (25)3.3.1有限时域差分法(FDTD，Finite-Difference Time Domain)简介 (26)3.3.2利用Optiwave软件的模拟 (27)3.3.3 仿真结果分析 (28)3.3.3.1模拟时间的影响 (28)3.3.3.2 模拟时间的影响 (29)3.3.3.3波导粗糙散射损耗与弯曲半径关系 (30)3.4 本章小结 (31)结论 (32)致谢 (33)参考文献： (34)第一章绪论1.1引言21世纪人类将迈进一个高度信息化的社会和网络时代，通信和网络的发展将深刻地改变人类社会的面貌，信息将成为社会机体中的灵魂，人们对通信信息量的需求呈现爆炸般的指数增长，随着高容量和高速度通信事业的发展，电子学和微电子学遇到了其局限性的困扰。
光学微环谐振腔的研究与应用张浩SY1119222
光学微环谐振腔的研究与应用摘要：随着光纤通信技术的发展，光通信网络需要不断地提高工作性能和降低运营成本，其核心技术在于光波导器件的微型化、集成化和规模化，与此同时未来全光网络迫切需要能够实现多种功能的新型光波导器件。
微环谐振器(简称微环)满足了上述两个要求，其微纳米量级的尺寸非常适于大规模单片紧密集成。
本文首先说明了光的全反射理论和波导的基本结构。
然后介绍了光学微环谐振腔器件原理和他们的光学传输特性。
基于绝缘体上硅波导（Silicon-On-Insulator SOI）的微纳米环形谐振腔，由于其尺度为微纳米范围，具有超高的集成度并且其加工技术可以和互补型金属氧化物半导体(Complementary metal–oxide–semiconductor COMS)工艺相兼容，使其正在成为光器件加工的诱人方案。
我们在这里提出一种耦合的集成光波导结构，这样的结构可以使集成化的光波导陀螺的灵敏度得到加强。
关键词: 微谐振腔, 光波导，SOI，陀螺RESEARCH&APPLICATIONS OF OPTICAL MICRORINGRESONATORSAbstractWith the development of fiber-optic communication technologies, high-performance and low-cost are both desirable for optical communication networks.The core technology includes small-size optical waveguide devices with the potentials for integrations.In addition, optical waveguide devices with various functions for all optical signal processing are becoming more important for the realization of future all-optical networks.The microring resonator is a suitable candidate to meet these two requirements.Moreover, its small size is very suitable for integration with large dimension.In this thesis, we first introduce the light of total internal reflection (TIR) theory and the basic structure of waveguide. Then we introduce the principle of mcroringresonator, analysis their transmission property. Micro-ring resonators based on silicon- on-insulator (SOI) structure are promising building-blocks for ultra-compact and highly integrated photonic circuits. The fabrication technology is mostly CMOS-compatible.We propose a configuration of integrated waveguide structure consisting of resonators coupled to an arc-shape waveguide. Such proposed configuration can be used to realize highly compact optical gyroscope for rotation sensing.Key words: microresonators ,waveguide ,SOI ,Gyroscope1. 引言光通信，顾名思义，即用光作为信息的载体来传递信号，在通信不发达的古代，人们就已经懂得利用光来传递信息。
微环谐振器及其在全光信号处理中的应用研究
微环谐振器，作为一种典型的光学微结构，因其在全光信号处理中的重要应用而备受关注。
在本文中，我们将深入探讨微环谐振器的基本原理、结构特点以及在全光信号处理中的应用研究，并结合个人观点对其进行分析和解读。
1. 微环谐振器的基本原理微环谐振器是一种基于光波导的器件，通过光波在环形结构内部的多次反射和相互干涉实现谐振现象。
当光波进入微环谐振器后，会在环形波导内部进行多次来回传输，并与自身相互干涉，最终形成谐振效应。
这一原理使得微环谐振器具备了在光学信号处理中实现高效能量转换和频率选择的能力。
2. 微环谐振器的结构特点微环谐振器通常由光波导、耦合结构和环形波导等部分构成。
其中，光波导负责引导和传输光信号，耦合结构用于实现光的输入输出，而环形波导则是谐振现象发生的关键部分。
由于其结构紧凑、损耗低、响应速度快等特点，微环谐振器在光学信号处理中具备了独特的优势。
3. 微环谐振器在全光信号处理中的应用研究随着光通信和光信息处理技术的不断发展，微环谐振器在全光信号处理中的应用愈发广泛。
在光通信系统中，微环谐振器可用于实现光波长选择性开关和光频率转换。
在光传感领域，微环谐振器可以实现对微小光信号的高灵敏度探测和快速响应。
在光学计算和信息存储等方面，微环谐振器也发挥着重要作用。
总结及个人观点：微环谐振器作为一种典型的光学微结构，在全光信号处理中展现出了重要的应用前景。
通过对其基本原理和结构特点的深入理解，我们能更好地把握其在全光信号处理中的应用前景和发展趋势。
从个人角度来看，微环谐振器在全光信号处理中的应用研究将会带来一场光学技术的革命，为光通信、光传感和光学计算等领域的发展提供更多可能性。
微环谐振器在全光信号处理中的应用研究具有重要意义，我们有必要加大对其基础理论和实际应用的深入研究，进一步挖掘其潜在的应用价值。
相信在不久的将来，微环谐振器将会成为光学领域中不可或缺的重要器件，为全光信号处理技术的发展注入新的活力和动力。
液体火箭纵向耦合振动建模及其动态特性分析
液体火箭纵向耦合振动建模及其动态特性分析郝雨;徐得元;杨琼梁;刘锦凡;柳征勇;唐国安【摘要】For the problem of structure-propulsion system coupled longitudinal vibration of a liquid-propulsion rocket,dynamic model of each component of the propulsion system was established in time domain.The governing equation of the structure-propulsion coupled system was deduced in the form of second-order linear differential equations. With this method,all eigenvalues of the coupled system were obtained quickly,and their sensitivities with respect to physical parameters of the pressure accumulator and pump were calculated easily.The study results provided a technique for parametric optimization of rockets with liquid-propulsion.%针对液体火箭结构－推进系统的纵向耦合振动问题，建立推进系统各个组件的时域动力学模型，推导出结构－推进耦合系统二阶线性微分方程形式的控制方程。
该方法能快速求解得到耦合系统的全部特征值，而且还能在此基础上分析特征值关于蓄压器和泵的物理参数的灵敏度，为液体火箭推进系统的参数优化提供技术手段。
超材料谐振子间的电耦合谐振理论与实验研究_梁浩
谐振是自然界中的一种普遍现象. 两个具有 相同谐振频率的物体 (谐振子) 之间的谐振耦合, 在 不同的耦合强度时会有不同的频率选择特性和能 量传输效率 [1] . 谐振耦合原理在力学、 电磁学和生 物学等众多领域都有着广泛的应用. 近十几年来, 通过对亚波长谐振结构单元的周期性排列, 人们可 以获得一些自然材料所不具有的新奇物理性质的 超材料 (metamaterials) 子
=
2 ωb
= 1/(LC1 ) + 1/(LC2 ),
2 2 ω 2 = ωa ± ωac .
=
2 ωbc
=
1/LC2 . 根据 (5), (6) 两式可得 (7)
为了定量地表达电路中的电流与耦合电容 之间的关系, 我们采用电路仿真软件 ADS2009 对 图 1 (b) 中任意参数值的电耦合超材料谐振子的微 波电路模型进行了仿真, 结果如图 3 所示. 图 3 (a)
Cx I L C C Cx (a) I L
当耦合电容 Cx 分别为 1, 2 和 4 pF 时, 输出电流如 图 3 (b) 所示. 从图中可清楚地看出, 电耦合谐振的 两超材料谐振子会产生两个谐振峰, 其中一个在单 谐振子的谐振频率 5.0 GHz 处保持不变, 另外一个 随着耦合电容的增加逐渐向低频方向移动, 耦合电 容 1, 2 和 4 pF 时对应的谐振频率分别为 3.53, 2.89 和 2.25 GHz, 数值计算结果与理论分析的结果完全 一致.
(b)
图 2 电耦合超材料谐振子电路中电流的分布和流向 (a) 在低频谐振时电流通过耦合电容; (b) 在单谐振子的谐振 频率时电流没有通过耦合电容 Fig. 2. Distribution and direction of the current through the circuit of the electrically coupled metamaterial resonators: (a) current through the coupling capacitor at lower resonance frequency; (b) no current through the coupling capacitor at the resonance frequency of the single metamaterial resonator.
微环谐振器传输特性分析
2
2. 1
传输特性分析
信道波导与微环波导间距对传输特性的影响 微环谐振器中光的传输是靠微环波导与信道
波导之间的耦合来实现的， 信道波导与微环波导距 离的改变， 将影响其耦合系数 K 。 环形波导与直波导之间的耦合系数 K ， 取决于 他们之间的耦合长度， 即理想耦合长度 L π 和有效耦 合长度 L eff ， 满足： K = sin（ kL eff ） = sin
∫
π /2
－ π /2
K / / （ θ） cos θdθ］
2
（ 8）
36 期
李
锋， 等： 微环谐振器传输特性分析
9973
2. 2. 2
微环半径对品质因子的影响 2 π2 n eff R 槡 λm 1 － K2 = = Δλ FWHM λm k2 ar1 r2 πλ m 槡 λm = F Δλ FSR 1 － ar1 r2 Δλ FSR （ 12 ）
环腔的品质因子 Q 可表示为 Q =
式中 λ m 为中心谐振波长； Δλ FWHM 为微环谐振器的 谐振峰半高全宽； R 为微环半径； K 为耦合系数； a r2 为两个耦合区的传输系数； 为环程透射系数； r1 、 F 为精细度：
图3 振幅耦合比率 k 对下信道输出光谱的影响
F =
FSR Δλ FWHM
品质因子随半径 R 和耦合系数 k 的变化曲线如 图 5 所示。
为有效群折射率。 可以得到 FSR 与微环半径 的一个关系曲线， 如图 4 。
图5 Q 随半径的变化曲线 不同波导厚度的情况下，
图4
FSR 随微环半径的变化 不同波导厚度下，
可以观察到， 微环半径的增加， 使的 FSR 减小； FSR 随着波导宽度的增加而 在半径一定的情况下， FSR 受微环半径 减小， 只是影响比较小。相对而言， 影响较大。
热力耦合分析单元简介
共享：热力耦合分析单元简介！挑选了部分常用的，希望能方便大家的使用，其中自己翻译了一部分，不准确之处还望见谅，大家还可以继续补充哦！：SOLID5－三维耦合场实体 具有三维磁场、温度场、电场、压电场和结构场之间有限耦合的功能。
本单元由8个节点定义，每个节点有6个自由度。
在静态磁场分析中，可以使用标量势公式（对于简化的RSP，微分的DSP，通用的GSP）。
在结构和压电分析中，具有大变形的应力钢化功能。
与其相似的耦合场单元有PLANE13、SOLID62和SOLID98。
INFIN9－二维无限边界 用于模拟一个二维无界问题的开放边界。
具有两个节点，每个节点上带有磁向量势或温度自由度。
所依附的单元类型可以为PLANE13和PLANE53磁单元，或PLANE55和PLANE77和PLANE35热单元。
使用磁自由度（ＡＺ）时，分析可以是线性的也可以是非线性的，静态的或动态的。
使用热自由度时，只能进行线性稳态分析。
PLANE13－二维耦合场实体 具有二维磁场、温度场、电场和结构场之间有限耦合的功能。
由4个节点定义，每个节点可达到4个自由度。
具有非线性磁场功能，可用于模拟B－H曲线和永久磁铁去磁曲线。
具有大变形和应力钢化功能。
当用于纯结构分析时，具有大变形功能，相似的耦合场单元有SOLID5、SOLID98和SOLID62。
LINK31－辐射线单元 用于模拟空间两点间辐射热流率的单轴单元。
每个节点有一个自由度。
可用于二维（平面或轴对称）或三维的、稳态的或瞬态的热分析问题。
允许形状因子和面积分别乘以温度的经验公式是有效的。
发射率可与温度相关。
如果包含热辐射单元的模型还需要进行结构分析，辐射单元应当被一个等效的或（空）结构单元所代替。
《纵向动力学》课件
纵向动力学的应用领域
航空航天
研究飞行器的起飞、降 落、机动飞行等过程中
的纵向动力学行为。
建筑
分析高层建筑的振动、 稳定性及抗震性能。
机械工程
研究各种机械设备的振 动、平衡及稳定性问题
。
交通运输
研究车辆、船舶、轨道 车辆等的纵向动力学性
能及安全稳定性。
纵向动力学的发展历程
基础理论建立
纵向动力学的基础理论在19世纪开始 建立，包括牛顿的经典力学理论。
详细描述
边界元法在处理复杂几何形状和边界条件时具有高效性和精度，适用于求解偏微分方程和积分方程。然而，对于 大规模问题，边界元法可能存在计算效率和精度方面的挑战。
离散单元法
总结词
离散单元法是一种基于离散化模型的数 值分析方法，通过将连续体离散化为一 系列相互连接的单元，来模拟物体的运 动和相互作用。
复杂结构系统的纵向动力学研究
总结词
复杂结构系统的纵向动力学研究将更加受到关注。
详细描述
复杂结构系统如航空航天器、大型机械等具有多自由度 、多因素耦合的特点，其纵向动力学行为非常复杂。未 来研究将进一步探索复杂结构系统的纵向动力学特性， 包括稳定性、控制策略等方面的内容。
智能材料的纵向动力学研究
总结词
发展与应用
现代研究
现代纵向动力学研究涉及到非线性、 复杂系统、智能材料等方面的研究， 为解决实际问题提供了更深入的理论 基础。
随着科技的发展，纵向动力学在各个 领域得到广泛应用，如航空航天、建 筑、机械工程等。
02
纵向动力学的基本原理
牛顿第二定律
总结词
描述物体运动状态改变与作用力之间 的关系。
详细描述
纵向动力学
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微谐振器纵向振动热弹性耦合分析
李长龙;高世桥;牛少华;刘海鹏
【期刊名称】《北京理工大学学报》
【年(卷),期】2016(36)12
【摘要】对微谐振器在纵向振动时的热弹性耦合进行分析,以悬臂梁为基础,在环境温度为300K时,对热弹性本构方程进行数值求解,对在纵向振动过程中产生的温度、受热弹性耦合的影响产生的频率漂移、热弹性阻尼进行分析.分析结果发现,在纵向
振动过程中,悬臂梁在前3阶振动模态下,温度变化量随着振动模态的升高而增大,在3阶振动模态时,温度变化量约为1.5K;受热弹性耦合影响,频率漂移比首先随着梁长的增加而迅速增加,然后稳定在1.67×10-4附近;热弹性阻尼最大值约为1.0×10-4.然后,使用COMSOL Multiphysics软件对悬臂梁进行热弹性耦合仿真,并对数值结果进行验证.结果表明,仿真结果与理论计算结果相吻合.
【总页数】6页(P1237-1242)
【关键词】微陀螺仪;纵向振动;热弹性耦合;频率漂移;COMSOL
【作者】李长龙;高世桥;牛少华;刘海鹏
【作者单位】北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O327
【相关文献】
1.弯扭耦合影响的MEMS扭转谐振器件中的热弹性阻尼 [J], 台永鹏;李普;左万里
2.弹性介质中的微尺度功能梯度材料管热弹性振动分析 [J], 仝国军; 刘永寿; 刘会超; 戴嘉茵
3.弹性介质中的微尺度功能梯度材料管热弹性振动分析 [J], 仝国军; 刘永寿; 刘会超; 戴嘉茵
4.考虑桩土耦合作用时弹性支承桩纵向振动特性分析及应用 [J], 胡昌斌;王奎华;谢康和
5.耦合质量对饱和黏弹性土中桩纵向振动的影响分析 [J], 余萍;王芳;王颂
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