实验11 波导腔体内场分析

一、设计要求

建立一个T型波导模型，利用HFSS软件求解﹑分析，观察T型波导的场分布情况。

二、实验仪器

硬件：PC机

软件：HFSS软件

三、设计步骤

1.创建工程

第1步：打开HFSS软件并保存新工程。

第2步：插入HFSS设计

第3步：选择求解类型

第4步：设置单位

2.创建模型

第1步：创建长方体

第2步：复制长方体

第3步：组合长方体

第4步：创建间隔

从而得到如下所示的模型图：

3.创建模型

第1步：添加求解设置

第2步：确认设计

第3步：分析，对设计的模型进行三维场分析求解第4步：移动间隔的位置

第5步：重新进行分析

重新进行3D场的分析求解

4.比较结果

第1步：创建一个S参数的矩形曲线图

在上面矩形图中显示不同间隔的S参数曲线。

第2步：创建一个场覆盖图

如下图显示，在T接头的上表面显示场的分布情况

第3步：动态演示场覆盖图

分别定义场间隔位置为0和0.2时候动态演示场覆盖图。观察场分布情况，重点比较2﹑3端口场的分布差异。具体的图形在第四步的数据记录以及分析里面有详细的演示记录。

四、数据记录及分析

（1）在矩形框中间隔位置分别为0和0.2的时候，S11﹑S12﹑S13的参数

曲线图：

（2）分别演示在间隔距离为0﹑0.2的时候动态场分布图

Ⅰ间隔距离为0时:从0deg～160deg,步进为20deg如下面依次显示

Ⅱ间隔距离为0.2时:从0deg～160deg,步进为20deg如下面依次显示

软件仿真的所有结果图基本都符合要求，达到预定的效果。

实验总结

(一)AWR软件

（1）主要功能：

AWR软件是进行射频﹑微波电路设计的专业软件，也是本行业在本行业在全球范围内最主流﹑先进的工程设计软件。其Microwave Office 套件可以设计各种射频/微波模块（MCM,SiP）﹑集成电路（MIC，MMIC，RFIC）﹑微波多层印刷电路板（PCB）﹑天线等；其VSS套件可以设计完整的端对端的通信天线，并支持硬件半实物仿真。AWR软件界面直观，无缝连接了电路仿真器﹑电磁仿真器﹑原理图与版图﹑统计设计功能和设计规则检验工具等。尤其是AWR软件创造性的统一了电路图设计和版图设计，单一数据库直接与内核同步，不需要通过多层软件。无论设计是源自电路图﹑仿真或是版图，AWR软件都能提高从原理到仿真，再到最后版图实现所需要的所有设计平台。

（2）软件掌握情况：

基本学会该软件的各种基本操作方法，比如说画各种电路图，如何添加元器件，如何连线，结构图，创建测量图，添加各种测量项目等。还学到如何调节元器件的变量进行分析，掌握如何优化电路的步骤，如设置优化目标，定义变量，设置优化参数，执行优化等。

(二)HFSS软件

（1）主要功能：

HFSS是一款三维电磁仿真软件。它应用切向矢量有限元法，可求解任意三维射频﹑微波器件的电磁场分布，计算由于材料和辐射带来的损耗。可直接得到特征阻抗﹑传播系数﹑S参数及电磁场﹑辐射场﹑天线方向图﹑特定吸收率等结果。广泛地应用于天线﹑馈线﹑滤波器﹑多工器﹑环形器﹑光电器件﹑隔离器的设计和电磁兼容﹑电磁干扰，天线布局和互耦等问题的计算。

（2）软件掌握情况：

学会了基本的软件操作步骤，打开HFSS软件后，首先要保存并命名一个新工程，然后插入HFSS设计，然后在工程树右侧出现绘图窗口，然后继续选择求解类型，设置单位，完成全局设定后，开始创建模型，创建好模型后设置模型的材料参数，设置边界条件与激励源，最后设置求解条件并分析。

(三)做过的实验内容

课程作业中一共十五个实验，要求选做其中的十个，实际我在做的过程中基本上每个实验都做了，由于软件的掌握程度还只是入门阶段，有的实验确实做不出来，像实验10和实验15。自己的实验结果与书本上的结果有一定的误差，但由于优化效果都控制实验误差范围内。

通过这门课程的学习，对AWR和HFSS的使用有了一定的了解。通过这些具体的实验练习加深了对微波理论知识的回顾，同时也知道那些理论参数的实际意义。

HFSS报告,波导腔体内场分析

实验11 波导腔体内场分析建立一个T型波导模型，利用HFSS软件求解、分析，观察T型波导的场分布情况。设计步骤：一、创建工程和设计第1步：打开HFSS并保存新工程运行HFSS软件后，自动创建一个新工程：Project1的新工程和名称为HFSSDesign1的新设计。由主菜单选File/Save as，保存在USER（E：）盘自建文件夹内，命名为Ex11_Tee。在工程树中选择HFSS Design1，点击右键，选择Rename项，将设计命名为TeeModel。第2步：选择求解类型由主菜单选HFSS/Solution Type，在弹出对话窗选择Driven Modal项。第3步：设置单位由主菜单选3D Modeler/Units，在Set Model Units 对话窗中选择in项。二、创建模型第一步：创建长方体绘制一个长方体：由主菜单选Draw/Box：按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下角），设置长方体的基坐标（x，y，z）为（0，-0.45,0），数据输入时用Tab键左右移动，按下Enter键确认后，输入长方体的长和宽（dx，dy，dz）为（2，0.9，0）再按下Enter键确认，输入高度（0，0，0.4），按Enter键确认。注意：在设置未全部完成时不要在绘图区中点击鼠标！定义长方体属性：设置完几何尺寸后，自动弹出该长方体的属性对话框。选择Attribute 标签页，讲Name项改为Tee，Material项保持为Vacuum不变，点击Transparent项的数值条，在弹出的窗口移动滑条使其值为0.4，提高透明度。设置完毕后，按下Ctrl+D键，将长方体适中显示，如图1a所示。定义波形端口：按下F键切换到面选择状态，选中长方体平行于yz面、x=2的平面，再点右键，选择Assign Excitation/Wave Port项，弹出Wave Port界面，输入名称Port1，点Next；点击Integration Line项选择New Line，则提示绘制端口，在绘图区该面的下边缘中部即（2,0,0）处点左键，确定端口起始点，再选上边缘中部即（2,0,0.4）处，作为端口终点。此时，弹出Wave Port对话窗，默认设置，点Next，点Finish结束，在工程树中选Teemodel/Excitations/Port1项，可选中该端口，如图1 b所示。图1a 图1b

光波导传输损耗的测量

南昌大学实验报告学生姓名：刘vv 学号：55023110vv 专业班级：vvvvvv 实验日期：2014/9/24 实验成绩：光波导传输损耗的测量波导薄膜中导波光的传输损耗是评价介质平板波导的一个重要参数。传统的测量光波导传输损耗的方法如截断法（Cut-Off Method）和滑动棱镜法（Prism Sliding Method）在测量准确性和方便性方面均存在着较大的问题，难以获得广泛的应用。采用CCD数字成像器件，通过数字成像对光波导内部的传输光强进行测量，可计算得到波导的传输损耗，该方法具有无损、高精度快速测量等优点。 [实验目的] 1．了解CCD数字成像法测量波导传输损耗的原理及实际的测量光路； 2．掌握用于去除散粒噪声的中值滤波图像处理技术； 3．通过传输曲线的拟合计算传输衰减系数。 [实验原理] 1.损耗机理光波导器件传输损耗主要由以下因素产生：波导材料的散射和吸收引起的损耗；基片的表面光洁度受到抛光工艺的限制；界面的不规则导致导模与辐射模间的耦合而引起的损耗；波导表面弯曲，引起能量辐射造成损耗。 2．测量原理真实波导由于界面不平整以及波导内部杂质散射，使导模转变为辐射模。可以认为：某一位置散射出来的光强主要受到该点的传输光强、界面不平整程度、杂质多少的影响。整块波导是在特定条件下一次性制备，后两个因素的影响可以认为在整块波导中平均分布，即使由于杂质大小有涨落而出现某点散射光特别强，也可以在后期图像处理中采用数字滤波技术加以消除。因此，散射光强将只和该处的实际传输光强成正比。据此，可以采用数字成像器件CCD对传输线上各点的散射光强进行记录，转换成内部传输光强，拟合出传输衰减曲线并计算衰减系数。 CCD摄像头介绍

ArcGIS实验操作(四)---缓冲分析与叠加分析

ArcGIS实验操作（四）缓冲分析与叠加分析数据: 在…/data/Ex4中，包括landuse、soils和sewers等3个shapefile图层任务要求：利用缓冲区分析和叠加分析工具选择出最佳的位址，并求算面积和周长。选择标准是：所在位置必须在sewer lines（下水道、管道线）300米以内土地利用类型是灌木丛（LUCODE=300 in landuse.shp）适宜土地利用类型（SUIT≥2 in soils.shp）操作步骤： 1.打开ArcMap，添加landuse、soils和sewers等3个shapefile图层以上3个图层的量算单位是meters 2.加载缓冲区工具：选择Tools菜单下的Customize命令，进入Command标签；在Command 对话框中的Tools，然后在右边的Commads框中选择Buffer Wizard,将其拖放到工具栏上的空处，出现缓冲区分析图标。

3.对sewer图层进行缓冲区分析。点击：输入300:

缓冲输出类型选择Dissolve barriers between（Yes），并选择选择文件存储路径，图层重命名为sewerbuf： ArcMap窗口显示如下，可打开属性表查看sewerbuf的属性：

打开ArcToolbox，选择如下，并双击：在输入要素中添加sewberbuf、landuse、soils三个图层，输出要素图层命名为final.shp，并点击OK:

5.利用Query Builder对话框，键入命令，进行Extract分析，以提取出最佳位址。打开ArcToolbox，选择如下，并双击：

实验11波导腔体内场分析

实验11 波导腔体内场分析一、设计要求建立一个T型波导模型，利用HFSS软件求解、分析，观察分布情 T 型波导的场况。二、实验仪器硬件：PC机软件：HFSS软件三、设计步骤 1. 创建工程第 1 步：打开HFSS 软件并保存新工程。第 2 步：插入HFSS 设计第 3 步：选择求解类型第 4 步：设置单位 2. 创建模型第 1 步：创建长方体第 2 步：复制长方体第 3 步：组合长方体第 4 步：创建间隔从而得到如下所示的模型图：

O 1 2(H) 3.创建模型第1步：添加求解设置第2步：确认设计第3步：分析，对设计的模型进行三维场分析求解第4步：移动间隔的位置第5步：重新进行分析重新进行3D场的分析求解 4.比较结果

第1步：创建一个S参数的矩形曲线图

在上面矩形图中显示不同间隔的S参数曲线。第2步：创建一个场覆盖图如下图显示，在T接头的上表面显示场的分布情况 F Ffeld(V 1.7Z I Ie 5,, 9 i r11∣≡ 釘77?Heι0aj Z. 37S3e +□BΞ: Z, IElBe+0EK 1. eω7β?ma 1. TBUMBan IL莊即亡"虚泊 JL 3E7≡e→00Ξ: i. Lfr?Gf +B3Ξ! 几沪帥的? S . g*?BΞe +□G3∑ 5. ?L55e÷a32 I-鸟H 吉7<≡1 IMi 2 .∣ ∏j 第3步：动态演示场覆盖图分别定义场间隔位置为O和0.2时候动态演示场覆盖图。观察场分布情况, 重点比较2、3端口场的分布差异。具体的图形在第四步的数据记录以及分析里面有详细的演示记录四、数据记录及分析 (1)在矩形框中间隔位置分别为0和0.2的时候，S11、S12、S13的参数

实验五空间叠置分析

测绘工程学院地理信息系统实验报告书实验名称：实验五空间叠置分析专业班级：D测绘131 姓名：徐辉学号：2013133034 实验地点：D2-301 实验时间：2015.5.14 实验成绩：测绘工程系

1. 实验目的与任务空间叠置分析是空间数据分析的基本方法，包括栅格数据的信息复合分析与矢量数据的叠置分析，本实验的目的在于： 1）加深对多层面叠置分析基本原理、方法的认识； 2）熟练掌握ArcMap 中多层面空间叠置分析的技术方法。 3）结合实际、掌握利用多层面空间叠置分析方法解决地学空间分析问题的能力。 2.实验准备实验数据：栅格文件：文件Slope1，Landuse 矢量文件：文件point.dbf，point.shp，point.shx 文件river.dbf，river.shp，river.shx，polygon.dbf 文件polygon..shp，polygon.shx，文件polygon1.dbf，polygon1.shp，polygon1.shx 文件polygon2.dbf，polygon2.shp，polygon2.shx 文件overlay.dbf，overlay.shp，overlay.shx 文件roads.dbf，roads.shp，roads.shx 文件roads1.dbf，roads1.shp，roads1.shx。 3．实验内容 3.1 了解栅格数据在ArcMap中，新建一个地图文档，加载栅格数据：Slope1，在TOC 中右键点击图层Slope1，查看属性图1

在图层属性对话框中，点击“数据源”选项，可以查看此栅格图层的相关属性及统计信息。打开“Spatial Analyst”工具栏，点击图标，查看栅格数据的统计直方图：图2 新建ArcMap地图文档：加载离散栅格数据：Landuse，在TOC中右键点击Landuse ，“打开属性表” 图3 查看字段“Count”可以看到每种地类所占栅格单元的数目 3.2. 用任意多边形剪切栅格数据(矢量数据转换为栅格数据) 在ArcCatalog下新建一个要素类（要素类型为:多边形），命名为：ClipPoly.shp在ArcMap 中，加载栅格数据：Landuse、和ClipPoly.shp 图4

光波导

西安邮电大学专业课程设计报告书院系名称：电子工程学院学生姓名：刘寒学号05103073 专业名称：光信息科学与技术班级：光信息1003 实习时间：2013年4月22日至2013年5月3日

课程设计题目：直波导和弯曲波导的耦合一．课程设计的任务和要求 1. 学习使用OptiBPM软件 2. 运用BPM仿真直波导和弯曲波导的耦合二．设计步骤 1.阅读OptiBPM提供的操作指南，了解和学习光波导的参数设置，以及各种波导的画法。 2.先尝试画一条直波导，观察光在光波导中的能量分布，模拟出古斯汉欣位移效应，并做出分析，选取不同的折射率观察对光能量有何影响。分析讨论古斯汉欣位移距离的量级。 3.做直波导与弯曲波导的耦合，改变波导的折射率、波导间距离、波导宽度等参数，观察光波的传播规律。三．仿真结果分析 1.直波导通入光后，古斯-汉欣位移效应，光波导宽度40um，纤芯折射率：3.3，包层折射率：3.27.仿真图（图1-1）如下：图1-1 光在波导中的光强度在波导中，从中心处向两边缘逐渐减小，可是光强的分布范围很明显大于40um的光波导宽度，多余出来的距离就是古斯-汉欣位移。所谓的古斯-汉欣位移，即就是实际的反射点与理想的反射点之间存在一定的距离D，可用公式表示为：

() 212 22 1 22 sin n n cn D -= θλ 式中，c 为常数，n1=3.3,n2=3.27,则C=0.03，λ为光波长。这个现象出现是基于实际光线都具有一定的空间谱宽，也即实际的光线由一光速构成，它们指向同一入射点，但入射角有一定的宽度?? 。接着在其他参数不改变的情况下，改变光波导的纤芯或者包层的折射率，然后再次观察古斯-汉欣位移的变化，如下图1-2 虽然变化量很小，但依然可以看见，当包层折射率减小到3.15，古斯-汉欣位移减小了。之后再次改变纤芯的折射率到4.0，再次观察其位移的变化，与前两次的进行比较,如图1-3 图1-3 这三次仿真结果对比，可以看出，无论纤芯的折射率还是包层的折射率的减小都会导致古斯-汉欣位移的减小。而且可以从图中看出古斯-汉欣位移的大小是um

空间叠置分析

地理信息系统

一、实验目的与要求空间叠置分析是空间数据分析的基本方法，包括栅格数据的信息复合分析与矢量数据的叠置分析，本实验的目的在于： 1）加深对多层面叠置分析基本原理、方法的认识； 2）熟练掌握ArcMap中多层面空间叠置分析的技术方法。 3）结合实际、掌握利用多层面空间叠置分析方法解决地学空间分析问题的能力。二、实验内容与主要过程 1.Dissolve融合分析（1）添加polygon层面并激活，打开，从中选择--命令，执行下一步。（2）在随后出现的对话框中选择要进行融合的层面，要进行融合的属性字段(Type)以及确定融合后的结果文件的名称(polygon_Dissolve.shp)与路径，点击OK按钮。（3）点击融合后的结果polygon_Dissolve层面，观察其属性，与polygon层面进行比较。可以看到，polygon_Dissolve层面是将polygon层面中属性字段type值一样的要素进行合并。

2.Merge合并分析（1）添加polygon1、polygon2层面并激活，打开，从中选择--命令，执行下一步。（2）从下拉菜单中选择要进行合并的层面，确定输出的文件名称(polygon1_Merge)、路径，执行操作。（3）由结果层面及其属性可以看出，进行合并后，它们的属性及图形都进行了合并。

实验二十七、光波导传输损耗的测量

实验二十七、光波导传输损耗的测量波导薄膜中导波光的传输损耗是评价介质平板波导的一个重要参数。传统的测量光波导传输损耗的方法如截断法（Cut-Off Method ）和滑动棱镜法（Prism Sliding Method ）在测量准确性和方便性方面均存在着较大的问题，难以获得广泛的应用。采用CCD 数字成像器件，通过数字成像对光波导内部的传输光强进行测量，可计算得到波导的传输损耗，该方法具有无损、高精度快速测量等优点。 [实验目的] 1．了解CCD 数字成像法测量波导传输损耗的原理及实际的测量光路； 2．掌握用于去除散粒噪声的中值滤波图像处理技术； 3．通过传输曲线的拟合计算传输衰减系数。 [实验仪器] 1．半导体激光器（650nm ）、偏振棱镜、透镜； 2．待测离子交换光波导片； 3．数字成像器件CCD 和数据采集系统。实验中使用的是自带视频信号输出的CCD 。 [预习提示] 1．光波导的损耗有哪些？ 2．什么是数字滤波技术？ [实验原理] 损耗机理光波导器件传输损耗主要由以下因素产生：波导材料的散射和吸收引起的损耗；基片的表面光洁度受到抛光工艺的限制；界面的不规则导致导模与辐射模间的耦合而引起的损耗；波导表面弯曲，引起能量辐射造成损耗。 2．测量原理真实波导由于界面不平整以及波导内部杂质散射，使导模转变为辐射模。可以认为：某一位置散射出来的光强主要受到该点的传输光强、界面不平整程度、杂质多少的影响。整块波导是在特定条件下一次性制备，后两个因素的影响可以认为在整块波导中平均分布，即使由于杂质大小有涨落而出现某点散射光特别强，也可以在后期图像处理中采用数字滤波技术加以消除。因此，散射光强将只和该处的实际传输光强成正比。据此，可以采用数字成像器件CCD 对传输线上各点的散射光强进行记录，转换成内部传输光强，拟合出传输衰减曲线并计算衰减系数。 3．图像噪声的消除在波导传输线静态数字照片上，对传输光强分布进行研究，发现波导杂散光十分明显，如图1，杂散光相当于噪声必须消除，否则将给传输衰减系数的计算带来很大的误差。消除数字图像噪声的方法有很多种，本文采用的是均值滤波算法。该算法相当于一个低通滤波器，图像上的每一点均被周围点的加权平均值来代替。即： R e l a t i v e I n t e n s i t y

光波导器件研究的新进展剖析

光波导技术课程论文题目:光波导器件研究的最新进展院系武汉光电国家实验室专业班级硕士 01 姓名张加凯学号 M201572516 2015年 10月光波导器件研究的新进展摘要 :如今, 在这个计算机技术以及通信技术被迅猛发展的时代, 光波导材料与器件作为光通信系统中的必不可少的组成部分, 自然得到了人们越来越多的重视和发展, 并且已经广泛的应用与现今的各种光通信系统中了。其中, 光开关作为光网络和数字光信息处理的核心器件, 人们对其的研究可以追溯到上个世纪六十年代。由于新的技术不断的涌现, 使得光开关的集成化和规模化得到了大大的发展,本文将主要介绍光开关的发展现状以及其研究的最新进展。关键字 :光网络,机械光开关,电光开关,热光开关,全光开关 1. 光开关概述光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口并且可以对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的光学器件。 1.1光开关的典型应用光开关在光纤通信系统中的应用十分广泛。它不仅可以用来保护,测试和监控光网络的实时通信情况。还能够组成个复杂的光器件, 例如光交叉连接器 (OXC 和光分插复用器 (OADM 来完成选择不同波长的选择以及复用功能。下面将详细的介绍:

(1光开关的保护和检测功能当光通信网络出现故障的时候, 光开关能将报错地点的光路切换到备用线路上,从而实现整个光网络的保护功能。同理,当我用来检测光网络时,可以将检测节点接入检测光路实现检测的目的。 (2光交叉连接(OXC 光开关是组成光交叉连接(OXC 的基本单元。而由光开关阵列构成的 OXC 具有带宽管理功能,同时也能对光网络起到保护和恢复的作用。 (3光分插复用器(OADM 同样,光分插复用器(OADM 也是又光开关阵列所构成,它可以在光网络的某一节点上随意复用或下载任意波长的光信号。这种强大的功能使其在光通信的复用系统中的应用十分的广泛。 1.2光开关的分类及其现状如今的主要的光开关根据其工作原理可以分为机械光型开关, 声光型光开关, 热光型光开关,电光型光开关,全光开关。 1.2.1机械型光开关传统的机械光开关仍是目前应用的最为广泛的光开关,它通过机械的方法将光纤移动来产生开和关的功能, 这种光开关损耗较低, 串扰较少, 而且还不受偏振和波长的影响, 但是由于这种机械的控制方法限制了光开关的体积大小, 使得其在器件集成方面受到很大的限制。而后来发展的微机电系统光开关 (MEMS 虽然在尺寸方面优化了许多, 但是长期使用后机械部分的稳定性使其在应用方面得到了限制。 1.2.2声光型光开关和热光型光开关

光波导原理及器件简介

包层n 2 芯区n 1 图1. 三层平面介质波导图2. 矩形波导图3. 圆光波导图4. 椭圆光波导光波导原理及器件简介摘要：20世纪60年代激光器的出现，导致了半导体电子学、导波光学、非线性光学等一系列新学科的涌现。20世纪70年代，由于半导体激光器和光纤技术的重要突破，导致了以光导纤维通信、光信息处理、光纤传感、光信息存储与显示等为代表的光信息科学技术的蓬勃发展，而导波光学理论是光通信技术的基础，同时也是集成光学、光纤传感等学科的基础。本文简述了光波导的原理，并着重介绍光波导开关。关键词：光波导，波导光学，平面光波导，光波导开光 1.引言 1.1光波导的概念波导光学是一门研究光波导中光传输特性及其应用的学科。以光的电磁理论和介质光学特性的理论为基础，研究光波导的传光理论、调制技术及光波导器件的制作与应用技术。导波光学系统是由光源、光波导器件、耦合器、光调制器及光探测器等组成的光路系统。光波导是将光波限制在特定介质内部或其表面附近进行传输的导光通道。简单的说就是约束光波传输的媒介，又称介质光波导。介质光波导的三要素是：“芯/包”结构，凸形折射率分布（n1>n2），低传输损耗。光波导常用材料有：LiNbO3、Si 基（SiO2、SOI ）、Ⅲ-Ⅴ族半导体、聚合物等。 1.2光波导的分类按几何结构分类，光波导可分为：平面（平板）介质波导，矩形（条形）介质波导，圆和非圆介质波导。

按波导折射率在空间的分布分类，光波导可分为：非线性光波导（n=n(x,y,z,E)），线性光波导（n=n(x,y,z)）。线性光波导又可分为：纵向均匀（正规）光波导（n=n(x,y)），纵向均匀（正规）光波导（n=n(x,y)）。 2.光波导的原理简介一种为大家所熟知的介质光波导就是通常具有圆形截面的光导纤维，简称为光纤。然而，集成光学所注重的光波导往往是平面薄膜所构成的平板波导和条形波导，这里，我只讨论平面光波导。最简单的平板波导由三层材料所构成，中间一层是折射率为 n1的波导薄膜，它沉积在折射率为 n2的基底上，薄膜上面是折射率为 n3的覆盖层，一般都为空气。薄膜的厚度一般在微米数量级，可与光的波长相比较。薄膜和基底的折射率之差一般在10-1和10-3之间。为了构成真正的光波导，要求n1必须大于 n2和 n3，即 n1>n2>=n3。这样，光能限制在薄膜之中传播。假定导波光是相干单色光，并假定光波导由无损耗，各向同性，非磁性的无源介质构成。光在平板波导中的传播可以看作是光线在薄膜—基底和薄膜—覆盖层分界面上发生全反射，在薄膜中沿 Z 字形路径传播。光在波导中以锯齿形沿Z 方向传播，光在x 方向受到约束，而在y 方向不受约束。在平板波导中，n1>n2且 n1>n3，当入射光的入射角θ1超过临界角θ0时：入射光发生全反射，此时，在反射点产生一定的位相跃变。我们从菲涅耳反射公式：出发，推导出反射点的位相跃变φTM 、φTE 为：

有机聚合物光波导有效折射率的测量

１光波导薄膜厚度和折射率的测量有效折射率是表征光波导的重要参数，知道了有效折射率，才能计算波导的传播常数，进而根据光波导的色散方程计算波导介质的厚度、介电系数等其它参数。因此,通过测量光波导的有效折射率计算波导波膜厚度和折射率对波导器件的设计具有十分重要的意义。 [实验目的] 1．了解聚合物光波导结构，学习介质平板波导理论； 2．掌握测量有机聚合物光波导有效折射率的方法； 3．熟悉棱镜耦合激发导模的实验方法。 [实验原理] 1．介质平板波导理论如图1所示的三层平板波导的TM 模色散方程可写为： ??? ? ??+???? ??+=--κκπκq n n p n n m h 232 1122211 tan tan 式中： ()2 122120βκ-=n k ()2 12 2202n k p -=β ( ) 12 3 202n k q -=β 其中β为传播常数。0k 为真空中的波矢，λπ 20=k ，λ为实验中所用激光的波长（λ=650nm ）。1n 、2n 分别为波导薄膜、衬底（空气）的的折射率，3n 为覆盖层（银膜）的复折射率，1723-=n 。h 为薄膜厚度。导模有效折射率eff n 定义为： 0k n eff β= 因而测得了eff n ，便知道了传播常数β。对于多模波导，若知道了三个模的1-m β、m β、1+m β，便可联立当模序数为m-1、m 、m+1时的超越方程（1）， ??? ?? ??? ??????? ??+???? ??++=??? ? ??+???? ??+=? ??? ??+???? ??+-=++-++-+---------112321111222111232112221111232 1111222111tan tan )1(tan tan tan tan )1(m m m m m m m m m m m m m m m q n n p n n m h q n n p n n m h q n n p n n m h κκπκκκπκκκπκ 求出波导薄膜的厚度h 和折射率1n （1）（2）（3）（4）（5） 3n 波导层n 衬底2n n k Fig.1 三层平板波导结构（6） κ β

实验11叠置分析

实验11叠置分析一、实验目的 1.了解叠置分析基本原理； 2.掌握ArcGIS中矢量数据叠置分析的基本方法； 3.掌握ArcGIS中栅格数据（多层面）叠置分析的基本方法。二、实验背景叠置分析是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素层及其相应属性的操作，其结果综合了原有各图层所具有的属性。叠置分析与缓冲区分析是GIS最常用的提取空间隐含信息的手段。叠置分析不仅生成了新的空间关系，还将数据层的属性联系起来生成了新的属性关系，进而生成用户需要的结果或回答用户提出的问题。由于数据结构的不同，基于矢量数据与栅格数据的叠置方法是不一样的。就矢量数据而言，一般不存在模式化的分析处理方法，而表现为处理方法的多样性与复杂性，如包含分析、多边形叠置分析等。ArcGIS 提供的各种叠置分析功能，用户可以针对具体问题灵活运用这些工具。 1.矢量数据地图操作下面是6种常用的地图操作方法：裁剪(Clip) 裁剪是以用裁剪层面与输入层面进行运算，输出结果为被裁剪了的输入层面，其属性不变。相交(intersect) 相交是以用来计算两个图层的交叉部分，落在公共区域的特征被保留，输出结果将继承两个层面的所有属性。联合(union) 联合是将两张地图并成一张图，输出结果将合并两层面的所有要素，并继承两层面的所有属性。合并(Merge) 合并是将几张地图并成一张图的过程，输出结果将合并两层面的所有要素，如果属性字段一致则将被保留。合并分析（Merge）与联合分析不同之处在于合并分析往往是在同类型要素间进行的。边界融合(Dissolve) 边界融合消除具有相同属性的多边形边界（数据分类）。严格意义上说，边界融合分析只有一个图层参与分析，不属于叠置分析，但是，该分析方法也是常见的矢量地图分析操作。联接分析(Spatial Join) 联接分析是将一个图层的属性数据表（目标表）按位置与另外一个图层的属性表（源表）进行属性联接。根据数据类型空间关系的不同，可分为：最近距离、是否在内部和是否是其一部分。

介电常数测量

测量介电常数的方法探究班级: 姓名: 序号: 学号: 学院:

测量介电常数的方法探究介电常数应用在科技的方方面面，但是如何测得介电常数以保证需要呢，本文就几种主流测量方法进行了探究。主流的测量介电常数的方法即空间波法和探针法。空间波法：空间波法是一种介电常数的实地检测法。用该方法测量介电常数时，可以将测量仪器拿到被测物所在位置进行无损的实地测量，可获得最接近微波遥感真实值的介电常数。微波遥感的典型目标，如土壤、沙地岩石、水体、冰雪、各类作物、各类草地、森林等，当其表面统计粗糙度远远小于所使用的波长时可用菲涅尔反射系数描述其介电常数与观测角之间的关系： R ∥ =（cosθ- εr?sin2θ）/（cosθ+ εr?sin2θ）（1） R ⊥ =（εr cosθ- εr?sin2θ）/（εr cosθ+ εr?sin2θ）（2）其中εr为目标物的相对介电常数，R ∥为水平极化反射系数，R ⊥ 为垂直极化反射系数，θ为入射角。只要测得以上参数，经过绝对定标或者相对定标后，通过数学运算就可以反演得到介电常数。空间波测量介电常数是利用菲涅尔反射定律进行的，要求所用波长大于被测目标的统计粗糙度，在粗糙度大时会影响精度，这时必须引入粗糙度修正量。可以利用加大观测角以提高粗糙表面物的测量精度，从实际中，对土壤、草丛、冰的测量结果看是比较好的。探针法：在探针法实地测量介质介电常数时，探针的位置一般有两种：即全部没入待测介质中和探针位于空气和介质构成的接触面上。在两种情况下，样品的介电常数都可以通过在非谐振时测量的反射波、传输波或者谐振时测量的谐振频率和3dB带宽等参数来反演得到。探针法测量介电常数，可以使用的探针有：单极振子、波导和同轴线等。相对于其他探针，单极振子的结构简单，测量方便，且可以获得相对比较精确地测量结果，是目前探针法实地测量介电常数研究中的一个热点。单极振子：用单极振子探针法测量介电常数主要是通过测量反射系数ρ、天线的输入阻抗Z n （或导纳Y）、S参数、天线谐振长度h r 和激励电阻抗R r 或谐振频率f s 和3dB带宽的变化等来反眼。这些放发根据原理和测量值的不同可以分为反射法、传输发和谐振法。波导探针：微波可以穿透介质并且在不连续点产生的反射波与介质的电特性有关，由此发展了许多使用微波非破坏性技术来测量材料在微波频率的电磁性质。现有一种在8-12GHz频率范围内使用一个边缘开端矩形波导探针同时测材料的复介电常数和导磁率的技术。在该技术中，由非连续接触面的边界条件，得到了关于未知孔径电厂的两个积分等式（EFLE`s）。假定探针孔径中的总电场不仅包括TE 10 模，而且还有无限的高阶模式，由矩量法可以解决EFLE`s。当孔径的电厂精确决定之后，其他相关的系数如主模下探针的输入导纳和反射系数等，都可以计算出来，从而很容易得到介质的介电常数。

光波导的理论以及制备方法介绍

光波导的理论以及制备方法介绍摘要由光透明介质(如石英玻璃)构成的传输光频电磁波的导行结构。光波导的传输原理是在不同折射率的介质分界面上，电磁波的全反射现象使光波局限在波导及其周围有限区域内传播。光波导的研究条件与当前科技的飞速发展是密不可分的，随着技术的发展，新的制备方法不断产生，从而形成了各种各样的制备方法，如离子注入法、外延生长法、化学气相沉淀法、溅射法、溶胶凝胶法等。重点介绍离子注入法。光波导简介如图所示为光波导结构图表1光波导结构如图中共有三层平面相层叠的光学介质，其对应折射率n0,n1,n2。其中白色曲折线表示光的传播路径形式。可以看出，这是依靠全反射原理使光线限制在一层薄薄的介质中传播，这就是光波导的基本原理。为了形成全反射，图中要求n1>n0,n2。一般来讲，被限制的方向微米量级的尺度。图表2光波导模型如图2所示，选择适当的角度θ（为了有更好的选择空间，一般可以通过调整三层介质的折射率来取得合适的取值），则可以将光线限制在波导区域传播。光波导具有的特点光波导可以用于限制光线传播光路，由于本身其尺寸在微米量级，就使得其有很多较好的特点：（1）光密度大大增强光波导的尺寸量级是微米量级，这样就使得光斑从平方毫米尺度到平方微米尺度光密度增大104—106倍。（2）光的衍射被限制从前面可以看出，图示的光波导已经将光波限制在平面区域内，后面会提到稍微变动一下技

术就可以做成条形光波导了，这样就把光波限制在一维条形区域传播，这就限制了光波的衍射，有一维限制（一个方向），二维限制（两个方向）区分（注：此处“一维”与“二维”的说法并不是专业术语，仅仅指光的传播方向的空间自由度，不与此研究专业领域的说法相混同）。（3）微型元件集成化微米量级的尺寸集成度高，相应的成本降低（4）某些特性最优化非线性倍频阈值降低，波导激光阈值降低综上所述，光波导本身的尺寸优势使得其有很好的研究前景以及广泛的应用范围。光波导的分类一般来讲，光波导可以分为以下几个大类别：图表3平面波导（planar）图表4光纤（fiber）

微波法测量液体介电常数

论文题目：微波法测量液体介电常数学院：物理学院姓名：张锦华年级：2010级学号：1221410042

液体介电常数的微波测量一、实验原理在微波频率范围测量介质材料特性的方法有波导法、谐振腔法和空间波法.其中波导法也称为驻波法或测量线法，较为简便，本实验采用波导反射法测量液体介电常数。实验装置如图所示：若介质1是空气，其电容率是01εε=(0ε为真空值)，介质2是被测液体，其电容率是2ε，则液体的介电常数 1202//εεεεε== (1) 电磁波在这两种介质的无限空间中传输速度分别为 0 111 με= v 0 221 με= v (2) 由(2)式求得1ε和2ε代入(1)式得 221)/(v v =ε （3）将f v 11λ=、f v 22λ=和11/2λπ=k 、22/2λπ=k 代入（3）式中得到 2 1 2)(k k =ε （4） 1λ、2λ和1k 、2k 分别为电磁波在两种介质的无限空间中的波长和相应的传输波数，f 为频率。

若电磁波在空气和液体界面之间垂直入射反射系数为 2121//k k k k E E r i r +-== （5） r E 和i E 分别是反射波和入射波的振幅。电压驻波比为 ()()r r -+=11ρ （6）对波导传输，波导中的k 值分别为g k 1和g k 2，且我们的情形有g g k k 12>于是 (5)式便成 ()() g g g g k k k k r 1212+-= （7）利用无限空间和波导内传播系数之间的关系 22121c g k k k +=和2 2222c g k k k += （8） c c k λπ/2=，c λ为截止波长，a c 2=λ（a 为波导内径的宽边长)。将(7)式代入（6）式得到 g g k k 12=ρ （9）将(8)式代入（4)式，利用(9)的关系整理得到 ()() 2 12 2 111g c g c λλρλλε++= （10）由(10)式可见，只要测得ρ和g 1λ即可求得ε。在测量中发现随着波导插入液体的深度不同，ρ值有些起伏。为此需要在几个不同深度(最小深度为5mm)下进行测量，测量晶体检波率做驻波曲线，对ρ取平均；采用交叉读法测量g 1λ值。测量频率f ，计算出凡g 1λ，将测量值与计算值进行比较。二、实验数据处理样品1：乙二醇第一次第二次第三次 max I （A μ） 98.00 90.00 94.00 min I （A μ） 8.00 9.00 10.00 ρ 3.50 3.16 3.07 24.3=ρ

实验三缓冲区分析和叠置分析

实验三缓冲区分析和叠置分析一、实验目的学会利用缓冲区分析和叠置分析解决实际问题。从而更好地理解GIS分析。二、实验准备软件：Arcgis10.1相关软件数据：城市市区交通网络图（network.shp）商业中心分布图（Marketplace.shp）名牌高中分布图（school.shp）名胜古迹分布图（famous place.shp）三、实验内容及步骤 1、实验内容：所寻求的市区是噪声要小，距离商业中心和各大名牌高中要近，是为了环境优雅离名胜古迹较近环境优雅。综合上述条件，给定一个定量的限定如下： 1：离主要市区交通要道200米之外，交通要道的车流量大，噪音产生的主要源于此；（ST为道路类型中的主要市区交通要道）: 2：距大型商业中心的影响，以商业中心的大小来确定影响区域，具体是以其属性字段YUZHI； 3：距名牌高中在750米之内，以便小孩上学便捷；:4：距名胜古迹500米之内。 4：最后分别将满足上述条件的其中一个条件的取值为1，不满足的取值为0，即如果满足距主要市区交通要道200米之内，取值为1，反之为0；其他亦是如此，最后将其累加得到分级。即满足三个条件的累加得到3，满足2个条件的得到2，最后将全部分成4级。

2、实验步骤：打开ArcMap,导入城市市区交通网络图（network.shp）商业中心分布图（Marketplace.shp）名牌高中分布图（school.shp）名胜古迹分布图（famous place.shp）等数据，如图2-1所示。图2-1导入数据首先制作择交通网络图层（network.shp），打开图层的属性表如图2-2所示。

介电常数常用测量方法综述

介电常数常用测量方法综述来源：互联网摘要：介电常数测量技术在民用，工业以及军事等各个领域应用广泛。本文主要对介电常数测量的常用方法进行了综合论述。首先对国家标准进行了对比总结；然后分别论述了几种常用测量方法的基本原理、适用范围、优缺点及发展近况；最后对几种测量方法进行了对比总结，得出结论。关键词：介电常数；国家标准；常用方法 1. 引言介电常数是物体的重要物理性质，对介电常数的研究有重要的理论和应用意义。电气工程中的电介质问题、电磁兼容问题、生物医学、微波、电子技术、食品加工和地质勘探中，无一不利用到物质的电磁特性，对介电常数的测量提出了要求。目前对介电常数测量方法的应用可以说是遍及民用、工业、国防的各个领域。在食品加工行业当中，储藏、加工、灭菌、分级及质检等方面都广泛采用了介电常数的测量技术。例如，通过测量介电常数的大小，新鲜果蔬品质、含水率、发酵和干燥过程中的一些指标都得到间接体现，此外，根据食品的介电常数、含水率确定杀菌时间和功率密度等工艺参数也是重要的应用之一[1]。在路基压实质量检测和评价中，如果利用常规的方法，尽管测量结果比较准确，但工作量大、周期长、速度慢且对路面造成破坏。由于土体的含水量、温度及密度都会对其介电特性产生不同程度的影响，因此可以采用雷达对整个区域进行测试以反算出介电常数的数值，通过分析介电性得到路基的密度及压实度等参数，达到快速测量路基的密度及压实度的目的[2]。此外，复介电常数测量技术还在水土污染的监测中得到了应用[3]。并且还可通过对岩石介电常数的测量对地震进行预报[4]。上面说的是介电常数测量在民用方面的部分应用，其在工业上也有重要的应用。典型的例子有低介电常数材料在超大规模集成电路工艺中的应用以及高介电常数材料在半导体储存器件中的应用。在集成电路工艺中，随着晶体管密度的不断增加和线宽的不断减小，互联中电容和电阻的寄生效应不断增大，传统的绝缘材料二氧化硅被低介电常数材料所代替是必然的。目前Applied Materials的Black Diamond作为低介电常数材料，已经应用于集成电路

光波导实验

一、CBG型光波导测试仪主要用途 CBG型光波导测试仪是一种用于科研和教学的光学仪器，它可用来演示光波导原理和光波导器件特性并准确测量介质薄膜参数，为光电子学科研单位和大专院校激光、应用物理、近代物理、无线电电子工程、光纤通讯薄膜光学及光学仪器等专业提供集成光学实验手段和薄膜参数测量手段。仪器可用于如下各种实验: (1)用对称棱镜耦合器的光波导m线实验; (2)用直角棱镜耦合器的光波导输入和输出耦合实验; (3)由膜折射率确定介质薄膜的厚度、折射率和折射率分布; (4)金属包复光波导参数测量等。用户若自己増加一些设备和附件，还能扩展仪器功能，可用来测量光波导的传播损耗和薄膜折射率色散等，并可用于电光、声光、磁光和非线性光波导器件实验及一些无源光波导器件实验。仪器具有如下特点: (1)薄膜参数测量归结于耦合角测量，测量方便，准确度较高； (2)配有光具座和角度的投影放大读数系统，有利于教学实验； (3)配有同步角和零位角的光电对准装置，灵敏度较高，且因其光路屏蔽较好，不在暗室也能测量。二、结构概述仪器的外形和结构示于图1。它主要由固体激光器、偏振器、准直分束筒、测角转盘、探测电箱、导轨、支架等组成。其中，前四个部件由支架固定在导轨上，用支架的定位平移和锁紧螺钉，使这些部件可以旋转、升降和沿导轨平移。此外，激光器的支架还配有俯仰螺钉和转角螺钉用来调节水平和光轴。 1 半导体激光器 1.1夹具 1.2俯仰螺钉 2偏振器 3准直份束筒 3.1辅助透镜 3.2针孔垂直螺钉 3.3针孔平移螺钉 3.4零位探测器

4测角转盘 4.1X-Y平移台 4.2X-Y平移手轮 4.3投影测微器 4.4测角照明灯 4.5 粗调手轮 4.6 微调手轮 4.7微调锁紧螺钉 5探测电箱(内有零位电路板,M线电路板和直流电源) 6导轨 7支架

地理信息系统实验4叠置分析某县土地利用类型变化

（1）点击arcToolBox—>Analysis Tools->Extract->clip,在打开的对话框中如下设置：（2）点击确定，结果为： 2.以2000年土地利用数据为输入数据，以县行政区划数据为剪切要素进行clip运算。得到该县2000年土地利用数据。（1）点击arcToolBox—>Analysis Tools->Extract->clip,在打开的对话框中如下设置：

结果为： 3. 根据提取的数据计算6大类土地利用变化矩阵（1）打开1995年土地利用数据层的属性表。点击“选项”->添加字段，在打开的对话框中如下设置：则在属性表中多了一个字段 (2)点击“选项”->”通过属性选择”，在

打开的对话框中如下设置：（3）点击“应用”，则耕地全部被选中。（4）右击“type1995”->”计算值”，在弹出的对话框中做以下设置（5）同（4）对林地、草地、水域、城乡工矿居民用地和未利用土地以及耕地分别赋值为：1、2、3、4、5、6. （6）同上在对2000年数据的属性表中添加字段（名为：type2000）并且分别对林地、草地、水域、城乡工矿居民用地和未利用土地以及耕地分别赋值为：1、2、3、4、5、6.

（7）对1995年土地利用数据层和2000年土地利用数据层求交（8）点击“确定”，结果为：（9）同1对（8）生成的新图层中添加Area_2字段和counttype字段，并根据“type1995”到“type2000”值的变化分别赋值（变化范围：1-36）