周期性结构的时频散射特性研究
多孔材料中的声子晶体与声子带隙
多孔材料中的声子晶体与声子带隙声子晶体是一种具有周期性结构的材料，其中声子的行为受到晶格振动的约束。
与电子晶体类似，声子晶体可以存在声子带隙，这些带隙对声子传播起着重要的控制作用。
声子晶体中的声子传播受到晶格结构的约束，其传播方式与晶格振动的性质密切相关。
当声子传播的波长与材料的晶格周期匹配时，波函数会被散射，从而导致频率范围内的声子波不能在材料中传播。
这种现象被称为声子带隙。
声子带隙的存在使得声子晶体表现出一些新颖的性质，例如声学绝缘、声学导波等。
多孔材料是一类含有许多微孔或孔隙的材料，其孔隙结构可以引入非常丰富的声子散射机制。
对于多孔材料中的声子晶体，其声子传播过程包括两部分：一是声子在晶格中的传播，二是声子在孔隙中的散射。
多孔材料的微观结构对声子传播有着重要的影响。
当多孔材料中的孔隙大小与声子波长的量级相当时，声子与孔隙壁之间的相互作用会导致声子波的散射，从而影响声子的传播。
孔隙的存在使得声子在平均自由程内会发生多次反射，从而减弱声子的传播强度。
因此，多孔材料中的声子传播受到晶格散射和孔隙散射的双重影响。
在多孔材料中，声子晶体的声子带隙可以通过两种方式形成。
一种是由孔隙结构引入的晶格散射，即声子在晶格中的传播受到孔隙壁的约束，形成带隙。
另一种是由孔隙散射引起的，即声子在孔隙中的传播受到孔隙壁的散射，形成带隙。
这两种散射机制相互作用，共同决定声子晶体带隙的形成。
多孔材料中声子晶体的带隙结构可以通过实验和计算方法来研究。
实验方法主要包括声学谱学技术和散射谱学技术。
声学谱学技术可以通过测量声子的传播特性来确定带隙结构，而散射谱学技术则可以测量声子在晶格和孔隙中的散射特性。
计算方法主要包括第一性原理计算和格林函数技术。
第一性原理计算可以通过求解声子本征方程来得到声子带结构和声子态密度，而格林函数技术可以计算声子在晶格和孔隙中的散射过程。
多孔材料中声子带隙的研究不仅有基础科学意义，还具有重要的应用价值。
二维EBG结构及覆盖目标散射特性研究
ｔ ｒ ｔ ｉ ｉ ｉｆｒ ｎ ｅｔｍｅｄ ｍａｎ （ ＤＴＤ）ｍｅｈ ｄ，Ｓ ｐ ｒ ｍｅ ｅｓｉ ｉ ｅｅ ｔ ｕ ｅｗｉｈ ｆ ｔ ｄｆｅ ｅ ｃ ｉ ｏ ｉ Ｆ ｎ ｅ ｔｏ ａ ａ ｔｒ ｎｄ ｆ ｒ ｎ ｄ ｓａ ｅｃ ｌｕａ ｅ ｆ ｍｏ ｅ ｒ ｕｃ ｌｔｄ，
第４ ０卷第 ６ 期 ２０ ０ ８年 ｌ 月 ２
南 京 航 空 航 天 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｉｇ Ｕｎｖ ｒ ｉ ｆ Ａｅ ｏ ｕｔｃ Ａｓｒ ｎ ｕ ｉ ｏ ｒ ａ ｆＮａ ｎ ｉｅ ｓｔ ｏ ｒ ｎａ ｉｓ ＆ ｊ ｙ ｔｏ ａ ｔ ｓ ｃ
参 数 ， 究 目标覆 盖 周 期 性 介 质 层 结 构 的散 射 特 性 。 算 结 果 表 明 ， 研 计 电磁 带 隙 结 构 的周 期 性 层 数 能 够 影 响 衰 减 深
度 ， 不 会 影 响 阻 带 范 围 ， 且 对 ＴＭ 波 和 Ｔ 波 有 不 同 的 阻 带特 性 ， 于 电磁 带 隙 的作 用 ， 但 而 Ｅ 由 周期 性介 质层 能 够 降 低 目标 的 雷 达 散 射 截 面 ， 目标 隐 身 提 供 了一 种 新 方 向 。 为
ｒ ｄ ｒｃ ｏ ｓｓ ｃ ｉｎ （ ａ ａ ｒ ｓ ｅ ｔｏ ＲＣＳ ｆｔ ｅｏ ｊｃｓ ｈ ｓｐ ｏ ｉｉｇ ａ ｎ ｗ ｉｅ ｔｏ ｏ ａ ｇ ｔｓｅ ｌｈ ）ｏ ｈ ｂｅ ｔ ，ｔ ｕ ｒ ｖｄ ｎ ｅ ｄ ｒｃ ｉｎ ｆ ｒｔ ｒ ｅ ｔａｔ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｃ ｒ ｍ ａ ｎ ｔ ａ — ａ （ Ｇ ） ａ ａ ｒ ｓ ｅ ｔ ｎ （ ｙ ｗｏ ｄ ：ｅ ｅ ｔ ｏ ｇ ｅ ｉ ｂ ｄ ｇ ｐ ＥＢ ｃ ；ｒ ｄ ｒ ｃ ｏ ｓ ｓ ｃ ｉ ｏ ＲＣＳ） ｉ ｉｅ ｄ ｆｅ ｅ ｃ ｉ ｏ ｉ ；ｆｎ ｔ ｉ ｒ ｎ ｅ ｔｍｅ ｄ ｍａ ｎ ｆ （ ＦＤＴＤ）ｍｅ ｈ ｄ；ｐ ｒｏ ｉ ｔ ｕ ｔ ｒ ；ｔ ｒ ｅ ｔ ａ ｔ ｔｏ ｅ ｉ ｄ ｃ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｇ ｔ ｓ ｅ ｌｈ
典型结构缺陷的局部电磁散射特性测试流程研究
图11 损伤分布随时间的变化趋势图12 有限元模拟和实验数据对比结语本文通过搭建多轴蠕变试验台，开展内压和轴向拉伸多轴蠕变试验，并利用有限元二次开发进行蠕变过程模拟，得出以下结论。
，式中，δ值（理论值），图1 载体外形示意图 图2 安装接口被测部件外形为盾形，与低散射载体通过止口定位连接，尺寸精度需要较高，安装之后缝隙小于0.2mm，安装完后采用相应的铝箔或吸波胶条将安装螺丝和缝隙黏接，以确保电性能连续。
在同一测试环境中，目标-载体耦合来源于目标的散射和载体的再散射。
根据目标雷达散射特性测量与处理技术，目标-载体耦合的影响很难完全采用解析的方法来分析和解决，一般通过实验测量来研究不同目标-载体的耦合散射。
为研究目标-载体耦合对目标散射性能测量结果误图5 测试流程示意图由于载体是金属结构，当被测目标安装在载体上时，目标与载体之间是导电的，那么，载体和目标的表面感应电流激发了目标和载体之间耦合散射作用。
在电磁散射测试中，由于金属载体的特殊外形以及目标-载体间的几何关系，入射场在目标表面激发的表面电流将流向金属载体。
图6和图7分别表示VV极化和HH极化情况下目标表面行波传导至金属载体的耦合电流方向。
在VV极化时，所激发的表面行波既传导到载体前沿尖劈，也传导到载体的侧向；而在HH极化情况下，主要激发表面行波传导至载体两侧。
由于金属载体的特殊散射结构，流经金属载体前沿的表面波更容易对目标自身散射回波产生干扰。
图3 被测样件 图4 被测样件安装方式图6 VV极化时目标与载体产生的耦合电流图7 HH极化时目标与载体产生的耦合电流3 测试结果分析对于低电磁散射目标而言，因为表面缝隙、台阶等弱散射源极易出现问题且数量多，因此，这些弱散射源是重要的雷达后向散射源。
本文采用典型缺陷缝隙型样件进行验证电磁散射特性评估系统的合理性和可靠性。
如图8所示，典型缝隙缺陷样件。
图9～11所示为测试结果。
从图8～10可以看出，样件实物和测试结果在距离和缺陷尺寸上能够体现对应关系，从而验证测试流程图8 被测典型缺陷样件优化流程前vv测试结果件图9。
声子学中的声子晶体结构及其特性研究
声子学中的声子晶体结构及其特性研究声子学是研究固体中声子（晶体中的准粒子）的产生、传播和相互作用的科学领域。
声子晶体是固体中的一种周期性结构，其晶格周期和原子晶格周期相互耦合，并且对声子的传播和能量传递产生显著影响。
本文将着重讨论声子晶体结构及其特性的研究。
声子晶体的结构是由周期性激励介质的阻抗变化所构成。
这种结构可以在任何尺度上存在，从纳米尺度的材料到宏观尺度的结构。
这种阻抗变化会导致声子的反射、折射和散射，从而影响声子的传播和能量传递。
因此，声子晶体可以具有一些特殊的声子特性，例如声子带隙和声子束缚态。
声子带隙是声子晶体的最重要特性之一。
类似于电子带隙，声子带隙是指在特定频率范围内声子的能量禁闭区域。
当声子频率落在带隙范围内时，它们将被禁止传播。
这使得声子晶体可以具有特殊的声波传播性质，例如声子的能量传输受到限制，从而导致声波的衍射和干涉现象。
声子束缚态是另一个与声子晶体相关的特性。
束缚态是指声子在晶体中的局域化现象，类似于电子在晶体中的束缚态。
在声子晶体中，声子的振动模式被限制在局部区域，形成了束缚态。
这种束缚态可以用于设计和控制声子传播的路径和行为。
例如，通过调整声子束缚态的位置和能量，可以实现声子的制导和信息传输，这对实现声子器件和声子电路具有重要意义。
声子晶体的研究有着广泛的应用前景。
首先，声子晶体的特殊声波传播性质可以用于开发新型声子器件和声子电路，例如声子波导和声子晶体谐振器。
这些器件可以在声学信号处理、声波传感、声子信息传输等领域发挥重要作用。
其次，声子晶体的研究对于材料科学和能源领域也具有重要意义。
通过研究声子晶体中的声子特性，可以揭示材料的声子输运行为，从而提高材料的热导率和热电性能。
这对于开发高效的能源转换材料和热管理材料至关重要。
另外，声子晶体还可以用于光子学领域的研究。
声子晶体可以用来制备具有光子带隙的材料，这些材料可以在特定频率范围内禁止光子传播，从而实现光的控制和调制。
光子晶体与亚波长光学的研究和应用
光子晶体与亚波长光学的研究和应用光子晶体是一种具有周期性结构的材料，其特点是具有光子带隙，可以在特定频率范围内对光进行完全反射。
亚波长光学是指在波长远小于光束横向尺寸的情况下进行光学研究和应用。
光子晶体与亚波长光学相结合，可以实现一系列新颖的光学现象和应用。
光子晶体的研究和应用吸引了广泛关注，因为它具有许多独特的光学特性。
首先，光子晶体的周期性结构使得光的传播受到限制，产生了光子带隙。
这意味着在特定频率范围内，光无法传播，从而实现了光的完全反射。
在光子带隙内的光也会被光子晶体散射，产生一些有趣的光学效应。
其次，光子晶体可以实现光的导波和调控。
通过在光子晶体中引入缺陷，可以形成光子晶体波导，实现光的传导。
与传统的光波导相比，光子晶体波导具有更小的损耗和更大的模式面积，有助于实现高效率的光传输。
通过调控光子晶体波导的结构，可以实现对光信号的调制和控制，从而实现光的能量调控、相位调控、光的分波器、滤波器等应用。
此外，光子晶体还可以用于光的放大、激光和光传感器等领域。
通过在光子晶体中引入发射中心，可以实现光的放大，形成光子晶体激光器。
相比传统的激光器，光子晶体激光器具有更低的阈值功率和更窄的线宽，有助于实现高品质的激光输出。
此外，光子晶体结构的调控还可以实现针对特定物质或环境的光传感器，具有高灵敏度和高选择性。
亚波长光学是光的研究和应用的一个重要分支，在纳米尺度下具有很多独特的光学现象。
例如，纳米颗粒在特定波长下可以表现出金属和介质的特性，实现光的表面等离子共振，从而实现光的局域场增强、非线性光学等应用。
另外，亚波长光学还包括纳米光学器件的制备和应用。
通过制备纳米级光学器件，可以实现对光的高度控制，并且可以在亚波长尺寸下实现更高的光学分辨率。
将光子晶体与亚波长光学相结合，可以实现更多新颖的光学现象和应用。
例如，通过在光子晶体中引入纳米颗粒，可以实现光的局域场增强，从而实现更高的灵敏度的光学传感。
另外，光子晶体结构的调控可以实现更小尺寸的光波导器件，从而实现更高的集成度和更高的光传输效率。
光子晶体的振动模式研究
光子晶体的振动模式研究光子晶体是一种具有周期性结构的材料，其研究和应用在材料科学、光学和光电子学领域具有重要意义。
光子晶体的振动模式研究是探索其光学特性的关键步骤，本文将介绍光子晶体振动模式的基本概念和研究方法。
1. 光子晶体的基本概念光子晶体是由周期性介质构成的材料，在其中光子的传播受到了布拉格散射的限制。
光子晶体中的周期性结构可以通过改变介质的折射率、周期和晶格常数来调节。
光子晶体的周期性结构使得其在光学波长尺寸的量级上表现出了许多特殊的光学性质。
2. 光子晶体的振动模式光子晶体的振动模式是指在光子晶体中光的传播受到限制时的固有振动方式。
光子晶体中的振动模式可以分为声学模式和光学模式两类。
声学模式是指在较低频率范围内，光子晶体中的介质发生整体位移的振动方式。
光学模式是指在较高频率范围内，光子晶体中的介质发生极化振动的方式。
3. 光子晶体振动模式的研究方法研究光子晶体振动模式的方法主要有计算模拟和实验观测两种。
计算模拟是通过数值运算方法，如有限元法和基于布拉格散射的光学传输矩阵法，来模拟光子晶体中的振动模式。
计算模拟可以提供光子晶体内部的场分布情况和频率特性。
实验观测则通过实验手段，如红外光谱和激光共聚焦显微镜，来观测光子晶体中的振动模式。
实验观测可以直观地验证计算模拟结果，对光子晶体的振动模式提供直接的实验证据。
4. 光子晶体振动模式的应用研究光子晶体的振动模式研究为其在光学通信、光纤传感和光子器件等领域的应用提供了关键支持。
光子晶体中声学模式的研究可用于设计和制备声子晶体，实现声学波的控制传输。
声子晶体在声波过滤、声波波导和声子晶体材料等领域有重要应用。
光子晶体中光学模式的研究可用于设计和制备光电子器件，实现光的控制传输和调制。
光子晶体在光学波导、激光器和光通信器件等领域有广泛应用。
总结：光子晶体的振动模式研究是光子晶体光学特性的重要组成部分。
通过研究光子晶体的振动模式，可以深入了解光子晶体中光的传播特性和介质的响应行为。
光子晶体结构颜色生成机制研究进展
光子晶体结构颜色生成机制研究进展光子晶体是一种具有周期性结构的材料，其结构中的孔隙或周期的变化可以导致可见光的某些波长受到选择性的散射，从而产生特定颜色。
光子晶体的独特的颜色效应使得它们在材料科学、光电子学、光子学和色彩工程等领域具有重要的应用潜力。
随着对光子晶体结构颜色生成机制的深入研究，人们对其物理原理和应用方面的理解也得到了显著的进展。
光子晶体结构颜色生成机制主要包括布拉格衍射、布里渊散射和光子带隙效应。
布拉格衍射是一种基于结构周期性的散射现象，通过光的干涉效应来产生颜色。
当入射光的波长与光子晶体的结构周期相匹配时，发生布拉格衍射，只有特定波长的光得到增强散射，其他波长的光则被抑制。
这种颜色效应可以通过调整光子晶体的孔隙大小和形状来调控，进而实现对颜色的精确控制。
布里渊散射是光子晶体中的非弹性散射过程，它通过晶格中存在的声音波来散射入射光，产生颜色效应。
布里渊散射的颜色效应取决于入射光的波长和声音波的频率，通过控制晶格的特定参数，如孔隙大小、晶格常数等，可以调节布里渊散射的颜色。
光子带隙效应是最主要的光子晶体颜色生成机制之一。
光子带隙是能量在晶格中传播的带隙，类似于电子在半导体中的禁带。
当光的波长与光子带隙的范围相匹配时，光子晶体中的特定波长的光被带隙所抑制，其他波长的光透过光子晶体散射出来。
这种效应使得光子晶体呈现出明亮的结构颜色。
通过调控光子晶体的结构参数、孔隙大小和晶格常数等，可以实现对光子带隙的调控，从而获得不同范围和强度的结构颜色。
在光子晶体结构颜色生成机制的研究中，人们还发现了一些其他的影响因素，如晶格的对称性、孔隙的分布、材料的折射率等。
这些因素都可以对光子晶体的颜色效应产生重要影响。
因此，研究人员通过设计和合成具有特定结构和特性的光子晶体材料，以探索更丰富的颜色效应和应用。
光子晶体结构颜色生成机制的研究进展不仅扩展了我们对光的理解，也促进了光子晶体领域的应用。
光子晶体的独特颜色效应使其在信息存储、显示技术、传感器、生物医学等领域有着广泛的应用前景。
积分方程法结合Ewald变换和栅格对称性分析周期性结构的散射特性
积分方程法结合Ewald变换和栅格对称性分析周期性结构的散射特性苏建勋;李增瑞【期刊名称】《中国传媒大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)003【摘要】In this paper,we present a space-domain integral-equation method for the analysis of period-ic structures formed by three-dimensional (3-D) metallic objects arranged in a general skewed two-dimensional lattice. The computation of the spatial domain Green’ s function is accelerated by the Ewald transformation. The geometric model is simplified by the lattice symmetry,so that the unknown is greatly reduced. Filling MoM matrix and solving linear system are greatly reduced. Our technique shows much higher efficiency when compared with available commercial software and the methods published at pres-ent.%本文提出空域积分方程法分析周期性结构。
空域周期格林函数的计算通过改进的Ewald变换进行加速。
利用周期性结构栅格的对称性简化了几何模型的尺寸，未知量大大减少，以致填充矩阵和求解MoM线性系统的时间大为减少。
我们的方法跟目前已发表的文章和商业软件相比，更高效和精确。
周期性缺陷接地结构的传输特性分析
周期性 缺 陷接地结构 的传输特性分析
金 涛 斌 ，丁荣 林 ，辛 文 莉
（． １天津 商学 院信息工程学院 ，天津 ３ ０ ３ ； ． 津大学电子信息工程学院 ，天津 ３ ０ ７ ） ０ １４ ２ 天 ００ ２
摘 要： 周期性缺陷接地结构 （ Ｄ Ｓ 是在微 波电路 的接 地金属 平 面上 ， 为地蚀 刻 出周期 性 的“ 陷” ＰＧ） 人 缺 结构 ． 以改
法之 中 ， 需 进 行 特 殊 处 理 。Ｆ Ｔ 无 Ｄ Ｄ法 具 有 很 强
的模 拟各 种复 杂结 构 的能 力 ， 获得 研 究 对 象 的 时 可 域 波形 ， 通过 傅立 叶变 换得 到其 频 率特性 ， 并 而且它 还 避免 了求 解可 能 出现 病 态 解 的 方程 组 ， 而大 大 从 减少 了存 储空 间和计 算 时间 ， 因此 被用 来研 究 Ｄ Ｓ Ｇ
变接 地 电流 的 分 布 ， 而 改 变传 输 线 的频 率 特 性 。 本 文 针 对 Ｐ Ｇ 从 Ｄ Ｓ结 构 的 传 输 特 性 进 行 了 时 域 有 限 差 分 （ Ｄ Ｄ） ＦＴ
数值 分析 ， 绘制 了它们精 确的传输特性 曲线， 出了 Ｐ Ｇ 得 Ｄ Ｓ结构的周期单元数与其传输特性之 间的变化规 律。通过 分析知 ： 当周期单元数较 大时， Ｄ Ｓ结构具有 良好 的 阻带特 性 ； ＰＧ 当周期 单元数 变小 时， 阻带宽度 变 窄、 带深度 变 阻
０ 引 言
缺 陷接地 结构 （ Ｇ ：ｅｅｔ ｒｕｄＳｒｃ ｒ） Ｄ Ｓ Ｄ ｆ ｅ Ｇｏｎ ｔ ｔ ｅ ｃｄ ｕｕ 是近期微波领域研究的热 门话题之一 ， 它是 由光子 带 隙结 构 （ Ｂ 发 展 而 来 ， 过 在 微 波 电路 的接 地 Ｐ Ｇ） 通
光子晶体与光子能带结构的探究
光子晶体与光子能带结构的探究光子晶体是一种具有空间周期结构的材料，其结构中含有周期性变化的折射率。
与电子在固体中的晶格结构相似，光子晶体中的周期性结构可以引起光波的布拉格散射，从而产生光子能带结构。
光子晶体及其光子能带结构的研究，对于光学、材料科学等领域具有重要意义。
光子晶体的发现与制备可以追溯到20世纪80年代中期。
随着纳米技术的发展，人们开始关注如何对光子晶体进行精确控制，并研究其在光学器件中的应用。
光子晶体的光学性质主要由其禁带结构决定。
禁带是指光子晶体中某个频率范围内的光波被完全禁止传播。
禁带的存在使得光子晶体具有特殊的光学特性，例如光子能隙、负折射等现象。
在研究光子能带结构时，把光子晶体视为电子在周期势场中运动的等效体系。
根据布拉格衍射原理，光子晶体中的周期性结构会对波长接近晶格周期的光波进行散射。
根据光的波粒二象性，光子的动量与频率之间存在关系，即E=hf，其中E为光子的能量，h为普朗克常数，f为光波的频率。
因此，布拉格散射会产生禁带现象，光子在禁带内无法传播。
光子能带结构描述了禁带的分布和光子能量的允许范围。
与电子能带结构类似，光子能带结构也具有禁带、导带和价带等区域。
导带是指光波可以传播的能带区域，而价带是指光波无法传播的能带区域。
随着光波频率增加，光子能带结构呈现出分带和能隙的特点。
分带是指导带和价带之间的能带区域，光子在分带中具有允许的能量范围。
能隙是指导带和价带之间的禁带区域，光子在禁带中无法传播。
光子晶体的光子能带结构可以通过布拉格衍射实验进行测量和观察。
在一束入射光波照射到光子晶体表面时，光波会受到晶格结构的散射。
根据光学定理和几何光学原理，通过调节入射角度、频率等参数，可以得到不同方向上的衍射光谱。
通过分析和处理衍射图案，可以确定光子晶体的光子能带结构。
光子能带结构的研究对于理解光子晶体的光学特性和设计新型光学器件非常重要。
例如，通过调整光子能带结构中的禁带宽度和频率范围，可以实现对特定波长的光波的选择性传输和控制。
一种分析多层周期阵列结构的有效方法
一种分析多层周期阵列结构的有效方法
张海霞;赵惠玲;陈锋;万伟
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2009(0)9
【摘要】多层周期阵列结构分解为多个位于介质半无限空间的单屏结构的级联,采用谱域矩量法,分析单屏结构,之后应用广义散射矩阵法(GSM),将单屏结构的散射矩阵进行级联,得到多层阵列结构的散射特性.最后选取若干算例进行数值仿真,结果表明,方法对多种周期阵列结构具有广泛的适用性,仿真软件CST计算结果说明算法的正确性.通过对多层结构散射特性的分析,说明多层周期阵列结构具有更陡峭的带通、带阻等滤波性能,还可实现宽频与多频点工作,具有较好的应用前景.
【总页数】5页(P289-292,354)
【作者】张海霞;赵惠玲;陈锋;万伟
【作者单位】西北工业大学电子信息学院,陕西,西安,710072;西北工业大学电子信
息学院,陕西,西安,710072;西北工业大学电子信息学院,陕西,西安,710072;西北工业大学电子信息学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.周期性Y形缝隙阵列和多层介质复合结构的分析 [J], 侯新宇
2.多层框架结构自振周期一种简便计算方法——相当刚度相当质量法 [J], 董卫华;
陈林文
3.一种车载对数周期阵列天线的结构设计 [J], 马万垒
4.阵列众核结构上的一种多层分区Hash连接算法 [J], 石嵩;宁永波;李宏亮;郑方
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电磁波在光子晶体中的传播特性研究
电磁波在光子晶体中的传播特性研究光子晶体是由周期性的介质构成的材料。
它具有特殊的光学性质，能够操控和控制光的传播。
其中，电磁波在光子晶体中的传播特性备受研究者的关注。
本文将探讨电磁波在光子晶体中的传播行为，以及相关研究中的一些重要进展。
首先，我们知道光子晶体是由周期性排列的介质柱或球体组成的。
这种特殊几何结构能够产生光的衍射和干涉效应，从而引发新的光学现象。
电磁波在光子晶体中的传播行为与其几何结构密切相关。
当电磁波与光子晶体相互作用时，其能带结构将发生改变。
这意味着在某些频率范围内，电磁波将被禁止传播，形成光子带隙。
而在其他频率范围内，电磁波则可以自由传播。
在光子晶体中，电磁波的传播方式取决于其频率与光子带隙的关系。
当电磁波频率在光子带隙范围内时，其波矢将落在第一布里渊区的边界上。
这时，电磁波在光子晶体中被散射，穿过晶体的方向发生改变。
这种散射行为被称为布里渊散射。
布里渊散射是光子晶体中电磁波传播的主要机制之一。
其发生过程可以用布里渊散射的强度和方向来描述。
对于某个特定频率的电磁波，其传播方向由布里渊散射的强度分布决定。
这意味着我们可以通过控制光子晶体的结构和参数，来实现对电磁波传播方向的调控。
除了布里渊散射，光子晶体中还存在其他机制影响电磁波的传播特性。
例如，光子晶体的介电函数与其周期性结构密切相关。
通过调节介电函数的大小和形状，我们可以改变光子晶体对电磁波的吸收、散射和透射特性。
这为调控电磁波在光子晶体中的传播提供了新的途径。
在实际应用中，电磁波在光子晶体中的传播特性研究对于光学器件和通信技术的发展至关重要。
例如，光子晶体光纤是一种基于光子晶体结构的光导纤维，能够实现对电磁波的高效控制。
光子晶体光纤具有低损耗、大带宽和高传输速率的优点，在光通信和传感领域具有广泛的应用前景。
此外，电磁波在光子晶体中的传播特性研究还促进了新型光学器件的发展。
例如，光子晶体表面发射激光器（VCSEL）利用光子晶体中的共振模式来实现高功率和高效率的激光输出。
基于声子晶体振动机理的周期结构梁的带隙特性研究及ANSYS_优化
Modeling and Simulation 建模与仿真, 2023, 12(2), 1312-1320 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/mos https:///10.12677/mos.2023.122123基于声子晶体振动机理的周期结构梁的带隙特性研究及ANSYS 优化于志献上海理工大学机械工程学院，上海收稿日期：2023年2月16日；录用日期：2023年3月14日；发布日期：2023年3月21日摘 要为研究精密高精密加工中的振动影响因素，通过把微观晶体结构应用到宏观结构梁上，以欧拉梁的理论模型为基础，采用欧拉–伯努利梁方程(Euler-Bernoulli Beam Theory)进行理论分析。
使用ANSYS 进行建模、仿真和误差分析，对宏观周期结构振动带隙产生的关键因素、阶数和幅值的决定因素进行研究及优化。
结果表明，在不同材料、截面、阻尼等要素的周期结构中，可以很容易地发现：改变周期结构参数和振子种类可以有效减振，并且在一定频带区间可以获得频率低、衰减大的局域带隙。
根据理论分析和仿真结果得出，一组元变截面和短梁周期结构的振动幅值从1e-4降低到1e-6左右，同时在匹配固有频率150~240 Hz 之间时易出现突变的局域振动带隙。
因此对于精密和高精密加工设备可以选择合适的变截面周期机构设计、周期数、阻尼和泊松比，以降低加工过程中的动态误差。
关键词局域共振，动力学，周期结构，有限元仿真，减振Study on Band Gap Characteristics of Periodic Structure Beams Based on Phononic Crystal Vibration Mechanism and ANSYS OptimizationZhixian YuSchool of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, ShanghaiReceived: Feb. 16th , 2023; accepted: Mar. 14th , 2023; published: Mar. 21st , 2023于志献AbstractIn order to study the vibration influencing factors in precision and high-precision machining, the Euler-Bernoulli beam theory is used for theoretical analysis by applying micro-crystal structure to macro-structure beam and based on the theoretical model of Euler beam. ANSYS is used for mod-eling, simulation and error analysis to study and optimize the key factors, order and magnitude of vibration band gap of macro-periodic structure. The results show that in the periodic structure of different materials, sections, dampers and other elements, it is easy to find that changing the pe-riodic structure parameters and oscillator types can effectively damp the vibration, and a local band gap with low frequency and large attenuation can be obtained in a certain frequency band range. According to theoretical analysis and simulation results, the vibration amplitude of a varia-ble cross-section unit and short beam periodic structure is reduced from 1e-4 to about 1e-6, and abrupt local vibration band gap is prone to occur when matching the natural frequency between 150~240 Hz. Therefore, for the precision and high-precision machining equipment, the appropri-ate variable section periodic mechanism design, cycle number, damping and Poisson ratio can be selected to reduce the dynamic errors in the process of machining.KeywordsLocal Resonance, Dynamics, Periodic Structure, Fnite Element Simulation, DampingCopyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). /licenses/by/4.0/1. 引言机械振动在精密加工中对于加工误差的影响非常要求显著，尤其对于一些具有周期结构的装置和设备在加工过程中更容易产生振动，甚至引发共振，导致加工精度急剧下降，这就对其减振降噪提出了非常高的要求。
光子晶体技术的研究与应用
光子晶体技术的研究与应用1. 引言光子晶体技术是一种基于周期性微纳米结构的光学材料的研究领域。
光子晶体具有优异的光学特性，如光子禁带、高散射效应和负折射率等，对于实现光传输、信息处理和传感等领域具有重要的应用潜力。
本文将探讨光子晶体技术的研究进展以及其在通信、能源和生物医学领域的应用。
2. 光子晶体的基础理论2.1 光子晶体的光学特性光子晶体的禁带特性是其最重要的特点之一。
由于周期性结构的存在，光子晶体可以形成光子禁带，导致特定波长范围内的光无法传播。
此外，光子晶体还具有高散射特性，可抑制波导中的损失和信号衰减，保证光的传输质量。
2.2 光子晶体的制备方法目前光子晶体的制备方法主要包括自组装、纳米加工和拓扑结构构建等。
自组装方法利用表面张力和静电力实现微粒的自组装，制备周期性结构。
纳米加工方法则通过利用电子束、激光或离子束等手段对材料进行精细加工，形成所需的结构。
拓扑结构构建方法则通过设计微晶格结构的拓扑，实现光子晶体的制备。
3. 光子晶体技术在通信领域的应用3.1 光子晶体光纤光子晶体光纤是一种基于光子晶体技术的新型光传输介质。
相比于传统光纤，光子晶体光纤具有更低的衰减、更大的带宽和更高的色散控制能力。
这使得光子晶体光纤在光通信领域具有广泛的应用前景。
3.2 光子晶体反射镜光子晶体反射镜是一种利用光子晶体禁带特性制备的高效反射镜。
光子晶体反射镜具有窄的反射带宽和高反射效率，使得其在光通信系统中具有重要的应用。
光子晶体反射镜可以用于滤波器、增加光纤连接效率和光波导设备等。
4. 光子晶体技术在能源领域的应用4.1 光子晶体太阳能电池光子晶体技术可以应用于太阳能电池的改进。
通过调节光子晶体材料的结构和禁带特性，可以实现对太阳光的高效吸收和光子限域效应，提高太阳能电池的转换效率。
4.2 光子晶体发光二极管光子晶体发光二极管是一种利用光子晶体结构优势制备的高效发光器件。
光子晶体结构可以调控发光二极管的发光特性，使得其在照明和显示领域具有广泛的应用前景。
声子晶体的声学传播特性研究
声子晶体的声学传播特性研究在现代科学与技术的领域中，材料的声学特性一直是研究人员关注的焦点之一。
声学传播特性对于传感器技术、声学器件设计以及声波传播的控制等方面都具有重要的意义。
近年来，声子晶体作为新兴材料在声学传播研究领域得到了广泛的关注。
声子晶体是一种由周期性结构组成的材料，其结构单位的周期性分布可以用于控制声波的传播特性。
与电子晶体类似，声子晶体是一种周期性结构的材料，在一定频率范围内存在声子带隙。
这些带隙会影响声波在晶体中的传播，使得特定频率的声波不能通过声子晶体传播，从而实现对声波的控制。
研究表明，声子晶体的声学传播特性受到多种因素的影响。
首先是晶格结构的参数对声子晶体的声学性质具有明显的影响。
晶格常数、晶格方向、晶格形状等因素都会对晶体中声波的频率、群速度、极化以及散射等产生影响。
其次是声子晶体中材料的特性。
声子晶体可以由不同材料组成，例如硅、聚合物等。
不同材料的声子晶体会展现出不同的声学性质，从而实现对声波的调控。
在应用方面，声子晶体具有诸多优点。
首先，声子晶体可以用于声波滤波器的设计。
通过调控晶体结构和材料的参数，可以实现对特定频率的声波的选择性传播。
其次，声子晶体还可以用于声学传感器的研究。
声子晶体对于不同频率的声波响应不同，可以实现对声波信号的高灵敏度检测。
此外，声子晶体还可以用于声波波导的设计。
由于声子晶体中存在声子带隙，声波在特定频率范围内不能通过晶体。
因此，声子晶体可以实现对声波传播的隔离与控制。
针对声子晶体的声学传播特性研究，目前已有广泛的研究成果。
通过数值模拟、实验测量以及理论分析等方法，研究人员对声子晶体的声学特性进行了深入的探究。
例如，研究人员通过计算模拟，发现了一种新型的二维声子晶体结构，在特定频率范围内存在完全散射态，从而实现全隔离功能。
同时，实验测量也揭示了声子晶体材料的声学性质与声子带隙之间的关系。
总之，声子晶体作为一种新兴材料，在声学传播特性研究领域展现出了巨大的潜力。
复合局域共振梁结构带隙研究
复合局域共振梁结构带隙研究李静茹;黎胜【摘要】In this paper,a composite local resonant beam is constructed by transforming the underlying host medium that is general made up of one type material to the host medium with multi-phases materials. According to the arrangements of the local resonance units, three configurations with elastic foundations are calculated as examples to obtain the band diagram using the transfer matrix method. Comparing to the conventional local resonant beam,numerical results of the proposed beam show that the bandwidth is broadened and both the peak and average values representing wave decaying in the local resonance gaps are increased. In addition, the influence of the local resonant unit,the lattice constant and the material damping in the structure on the propagation and attenuation characteristics of elastic waves are studied,which provides a fundamental analysis for designing structures with specific sound and vibration isolation requirements.%该文将周期局域共振梁结构中的基体结构由单一材料发展成多相材料,建立了周期复合局域共振梁结构.由共振单元在单胞中的排列位置,考虑了三种构型,并利用传递矩阵方法计算了在弹性基底作用下这些结构产生的局域共振带隙性质.结果表明,与局域共振梁结构相比,复合局域共振梁结构产生的局域共振带隙对应的频率范围更宽,禁带范围内弹性波的衰减峰值和衰减均值更高.除此之外,该文还分析了局域共振结构、单胞尺寸、基体材料和局域共振结构中的阻尼对弹性波在空间中传播和衰减特性的影响,为满足特定的隔声隔振要求的结构设计提供了依据.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】11页(P345-355)【关键词】局域共振;多相基体梁;带隙结构;传递矩阵方法【作者】李静茹;黎胜【作者单位】大连理工大学船舶工程学院工业装备结构分析国家重点实验室大连116024;大连理工大学船舶工程学院工业装备结构分析国家重点实验室大连116024;高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240【正文语种】中文【中图分类】TB531 引言声子晶体[1−4]由于具有负折射、声聚焦、弹性波定向传播等一般材料不具有的特殊性质，吸引了越来越多研究者的注意。
光子晶体的波导特性研究
光子晶体的波导特性研究光子晶体是一种具有周期性介质结构的材料，其特点是具有禁带结构，可以限制特定频率的光波传播。
光子晶体的波导特性研究主要是探究光在这种材料中的传播特性以及通过结构调控来实现光波导的性能优化。
本文将从光子晶体的基本原理入手，介绍波导特性的研究方法和应用。
光子晶体是由具有周期性折射率分布的介质组成的周期性结构。
通过调控晶格的周期和折射率分布，可以实现光子晶体对不同频率的光波的禁带。
在光子晶体中，禁带是指光波无法传播的频率范围，从而实现了对光的控制。
波导是一种特殊的结构，可以限制光波在其中传播。
在光子晶体中，波导是在具有周期性结构的基板上形成的一条通道，通过在波导区域的设计和调控，可以实现光波的有效捕捉和传播。
光子晶体波导（Photonic Crystal Waveguide，简称PCW）基于光子晶体材料，利用其禁带特性和成熟微纳加工技术，实现了对光波进行有效控制和引导。
波导特性的研究对于光子晶体的应用具有重要意义。
首先，研究波导的传播特性有助于深入理解光子晶体中的光学行为和光子晶体材料的特点。
通过准确把握波导的设计和制备方法，可以进一步优化光子晶体材料的性能，提高其应用的效率和可靠性。
其次，波导特性的研究对于光子晶体在光通信领域中的应用具有重要意义。
光子晶体波导可以用于制备高性能的光放大器、光调制器和光开关等器件，这些器件在光通信系统中扮演着重要的角色。
通过研究波导的性能，可以提高这些器件的传输速率、增强其光学性能，并进一步推动光通信技术的发展。
在研究光子晶体波导特性时，有几个关键的研究内容和方法。
首先是波导的设计和优化。
通过计算和仿真方法，可以对光子晶体波导的性能进行预测和优化。
采用数值计算方法，如有限差分时域方法（FDTD）和有限元方法（FEM），可以模拟光波在波导中的传播和光场分布，进一步指导波导的设计和性能调优。
其次是波导的制备和性能测量。
光子晶体波导的制备可以采用光刻、干法蚀刻和离子注入等传统的微纳加工技术，也可以基于自组装等方法实现。
光在光子晶体中的反射和折射特性研究
光在光子晶体中的反射和折射特性研究光子晶体，是一种具有周期性结构的材料，这种材料常常被用来控制光的传播行为，由于其特殊的光学性质，光子晶体成为了研究的热点之一。
在光子晶体中，光的传播受到了频率和波矢的限制，从而产生了一系列有趣的现象，如布拉格反射和光子禁带等。
光在光子晶体中的反射特性是其中一个被广泛研究的问题。
布拉格反射是光在光子晶体结构中反射的现象，与常规反射不同的是，布拉格反射是通过介质中的交替高折射率和低折射率层的反射产生的。
这种反射现象具有非常强烈的选择性，只有特定波长的光才能在光子晶体中产生布拉格反射，其它波长的光则被光子晶体透射或者散射。
这一特性使得光子晶体可以作为光学滤波器、分光器和光声设备等各种光学组件的基础。
光在光子晶体中的折射特性也是研究的重点之一。
由于光子晶体对不同频率和波矢下的光都有限制，因此当光从一个介质进入光子晶体时，其传播方向和波长都会发生改变，这种现象被称为光子晶体的折射。
与常见的折射现象不同的是，光子晶体的折射是非常复杂和频率依赖的。
在不同的波矢和频率范围内，光子晶体的折射率可以正常增加或者减小，从而产生了光子晶体的负折射和超折射现象。
研究光子晶体中的反射和折射特性，对于深化我们对光学和材料科学的理解具有重要意义。
通过设计和合成不同结构的光子晶体，我们可以调控光的传播行为，实现光的控制和调制。
这为新型光学器件的制造和应用提供了无限的可能性。
同时，光子晶体的研究还有助于解决一些经典光学理论无法解释的现象，例如色散抑制和非线性光学效应等。
近年来，随着纳米科技和材料科学的发展，光子晶体的研究也得到了飞速的发展。
许多研究人员致力于合成具有特定结构和性质的光子晶体，并开展了相关的光学和光电子学实验。
通过对光子晶体的表面加工和调控，我们可以进一步改善光子晶体的性能，并探索其在光通信、光电子计算和光传感等领域的应用。
尽管光子晶体的研究已经取得了许多重要的成果，但仍然存在许多待解决的问题。
物理实验技术中的散射实验方法与技巧
物理实验技术中的散射实验方法与技巧引言：物理实验技术是科学研究的基础，而散射实验在物理实验中占据了重要地位。
散射实验是通过研究物质与辐射或其他粒子之间的相互作用来了解物质的性质和结构。
它被广泛应用于材料科学、粒子物理学、核物理学等领域。
本文将介绍散射实验的基本原理、常用的散射实验方法以及一些技巧。
一、散射实验的基本原理散射实验基于散射现象的研究，散射现象是指粒子在物质中运动时与物质的原子或分子发生碰撞，使得其方向、速度等发生改变的现象。
散射实验通过测量入射粒子的入射方向、速度和出射方向、速度等参数来研究物质的性质和结构。
其基本原理可用散射截面、散射角等物理量来描述。
二、常用的散射实验方法1. 光学散射实验：光学散射实验是利用光与物质的相互作用来研究物质的方法。
常用的光学散射实验有斯托克斯散射实验和拉曼散射实验。
斯托克斯散射实验通过测量入射光的散射角和散射强度来研究物质的结构。
拉曼散射实验则通过测量光子的散射频率和散射角来研究物质的分子谱学特性。
2. X射线散射实验：X射线散射实验是利用X射线与物质的相互作用来研究物质结构的方法。
常用的X射线散射实验有衍射实验和散射衍射实验。
在衍射实验中，通过测量X射线的衍射角和衍射强度来研究物质的晶体结构。
在散射衍射实验中，通过测量X射线的散射角和散射强度来研究物质的非晶态结构。
3. 中子散射实验：中子散射实验是利用中子与物质的相互作用来研究物质结构的方法。
中子散射实验具有渗透力强、灵敏度高等特点，在材料科学和生物科学领域有广泛应用。
常用的中子散射实验有弹性散射实验和无弹性散射实验。
弹性散射实验通过测量入射中子的散射角和散射强度来研究物质的结构。
无弹性散射实验则通过测量入射中子的散射能谱来研究物质的动力学性质。
三、散射实验的技巧1. 样品制备技巧：样品制备对散射实验结果的准确性和可靠性有着重要影响。
在样品制备过程中，需尽量避免杂质的引入和样品的损伤，同时要保证样品的均匀性和稳定性。
紧耦合阵列的散射特性分析
1.1 引言 ..................................................................................................................... 5 1.2 紧耦合阵列的概念 ............................................................................................ 6 1.3 应用前景分析 .................................................................................................... 6 1.3.1 军用应用前景 ............................................................................................ 6 1.3.2 民用前景分析 ............................................................................................ 7 第二章 TCA 吸波结构的理论基础 ............................................................................ 8 2.1 周期性吸波结构的研究现状 ............................................................................ 8 2.2 TCA 吸波结构的分析方法 ................................................................................ 9 2.3 TCA 吸波结构的吸波效果分析 ...................................................................... 11 2.3.1 无介质覆层的 TCA 吸波结构 ................................................................ 11 2.3.2 有介质覆层的 TCA 吸波结构 ................................................................ 12 2.4 本章小结 .......................................................................................................... 13 第三章 TCA 吸波结构的仿真 .................................................................................. 14 3.1 仿真软件 ANSOFT HFSS 简介 ......................................................................... 14 3.2 仿真 TCA 吸波结构 ........................................................................................ 14 3.2.1 无介质覆层的 TCA 结构仿真 ................................................................ 14 3.2.2 有介质覆层的 TCA 结构仿真 ................................................................. 17 3.3 有介质覆层的 TCA 吸波结构分析 ................................................................ 20 3.3.1 有介质覆层的 TCA 吸波结构分析思路 ................................................ 20 3.3.2 导带宽度 .................................................................................................. 20 3.3.3 介质层相对介电常数 .............................................................................. 21
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周期性结构的时频散射特性研究
雷达隐身技术是现代战争中隐蔽和突防的重要技术手段,而雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)又是雷达隐身技术的关键参数。
如何更有效地降低目标的雷达散射截面,增强隐身性能,以及如何更准确地探测具有低雷达散射截面的目标,增强反隐身手段,都涉及到对目标时域和频域散射特性的研究。
本文旨在研究周期性结构的频域和时域散射特性,通过对周期性结构时、频域散射特性的分析,揭示周期性结构的散射机理,探索利用结构的周期性缩减雷达散射截面、以及利用结构不同部分的时域响应探测低散射周期性目标的方法。
本文工作为提高目标的隐身性能以及为隐身目标的探测提供了新的思路。
本文的主要工作和创新点如下:1.通过对高斯脉冲调制正弦波入射到周期性频率选择表面后产生的时域散射波形进行分析,发现了低散射周期性结构的电磁溅射现象,即其散射波形在开始时有较大幅度、经过一段时间稳定后幅度才变得很小的现象。
采用等效电路分析方法对反射和透射电流进行了分析,从电路角度揭示了这种结构产生时域溅射现象的机理:即缝隙阵列等效电路中的电容和电感在散射开始时产生不均衡散射,从而造成总散射出现较大的峰值,如果等效电容增加,其时域溅射现象更显著。
为了验证本文工作,对不同尺寸、相同频率的缝隙阵列的时域溅射特性进行了实际测量,测量结果与理论分析结果一致性较好。
2.对带电磁带隙的微带天线和覆盖电磁带隙的棋盘型人工电磁表面的散射特性进行了研究,揭示了其带内的低RCS特性主要是由来自电磁带隙和来自目标自身的散射在后向相抵消形成的。
在此基础上,通过对高斯脉冲调制正弦波入射到低RCS目标后产生的时域散射波形进行分析,发现了低散射周期性结构的电磁溅射现象,探讨了电磁溅射现
象的形成机理,并进行了实验验证。
利用这种溅射现象,有可能探索出一种探测低RCS目标的时域新方法。
3.提出了利用各向异性结构不同方向上折射率不同的特性来设计低散射人工电磁表面的方法,并进行了实验验证。
这种表面利用了由不同旋转角度金属贴片构成的阵列产生的等效各向异性介电常数,使得在这个表面上传播的表面波可以沿着设定的方向传播,从而可以使其向着和背离表面边缘传播,避免激发边缘奇异电流,减小边缘的散射。
实验结果与理论设计相吻合。
4.为了实现不同极化波入射下的低RCS,提出了极化无关梯度折射率表面的概念,并采用圆环形贴片设计实现了准极化无关的梯度折射率表面。
同时,基于广义折射率原理,还设计了方形贴片和耶路撒冷贴片等2种不同类型的梯度折射率表面,并对其散射特性进行了深入研究。
结果表明,环形贴片梯度折射率表面能将不同极化的入射波转化为表面波,耶路撒冷贴片梯度折射率表面能在较宽频带内减低后向RCS。
5.利用编码的思想和环形贴片及耶路撒冷贴片单元的反射相位分布情况,设计了适用于不同极化波入射时的低RCS超材料表面,和在较宽频带上实现低RCS 的超材料表面。
这些表面可将入射波散射到多个方向,打散散射能量,从而减小后向RCS。
6.提出了低散射宽带人工电磁表面的设计方法,该方法先从数学上推导了能用于表示人工电磁材料表面电场分布的近似公式,再通过优化调整公式中的各参数,使散射满足预先的设计要求。
然后根据确定的公式参数推算出能够实现宽角度散射时所需的表面电场的相位分布条件,最后通过相位分布反推出对应位置处
的单元结构,从而实现电磁表面的设计。