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关于微腔耦合结构中金属弯曲波导的光传输性能研究

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简介:
本研究探讨了在微腔耦合结构中,金属弯曲波导对光信号传输特性的影响,包括损耗、模式选择及色散效应,为高性能光电集成器件的设计提供了理论依据。 本段落提出了一种基于微腔耦合结构的新型表面等离子体弯曲波导滤波器。该滤波器由两个直角波导与一个矩形谐振腔组成,光通过此结构时会激发表面等离子体激元(SPPs)。利用时域有限差分法(FDTD)研究了这种结构中SPPs的传播特性。结果表明,相较于传统的直线型波导设计,单微腔弯曲波导能够引发双边耦合效应,并因此产生更强烈的共振作用和更高的耦合效率。数值仿真还显示通过调整谐振腔长度可以精确调节滤波器的共振波长。 在此基础上进一步提出了一种双微腔结构的设计思路,该结构包括一个弯曲波导以及两个分别位于左右两侧的独立谐振腔。这种设计能够利用两个微腔透射光波叠加效应产生动态可调控的等离子体诱导透明效果。

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    本研究探讨了在微腔耦合结构中,金属弯曲波导对光信号传输特性的影响,包括损耗、模式选择及色散效应,为高性能光电集成器件的设计提供了理论依据。 本段落提出了一种基于微腔耦合结构的新型表面等离子体弯曲波导滤波器。该滤波器由两个直角波导与一个矩形谐振腔组成,光通过此结构时会激发表面等离子体激元(SPPs)。利用时域有限差分法(FDTD)研究了这种结构中SPPs的传播特性。结果表明,相较于传统的直线型波导设计,单微腔弯曲波导能够引发双边耦合效应,并因此产生更强烈的共振作用和更高的耦合效率。数值仿真还显示通过调整谐振腔长度可以精确调节滤波器的共振波长。 在此基础上进一步提出了一种双微腔结构的设计思路,该结构包括一个弯曲波导以及两个分别位于左右两侧的独立谐振腔。这种设计能够利用两个微腔透射光波叠加效应产生动态可调控的等离子体诱导透明效果。
  • 谐振无线电系统-论文
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    本论文深入探讨了磁耦合谐振无线电能传输技术,分析并优化了系统结构和参数对传输效率与距离的影响,为无线充电领域提供了理论支持和技术参考。 针对磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统中线圈参数和负载电阻变化对系统传输性能的影响,本段落利用两线圈结构的MCR-WPT等效电路模型推导了系统的输出功率和效率表达式,并分析了互感、负载电阻与这些指标之间的关系。同时研究了线径、匝数与互感的关系。 借助COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立了线圈三维模型,搭建多组两线圈MCR-WPT实验系统以验证理论分析结果。研究表明:通过增加收发线圈的直径和匝数可以提高系统的输出功率及传输效率;然而在两者中,匝数对传输效率的影响更为显著,并且随着匝数的增多,在更远的距离下可以获得更高的输出功率。 此外,负载电阻的变化也会影响系统性能。当负载电阻逐渐增大时,系统的输出功率与传输效率会先上升后下降,表明它们都有一个峰值值;但达到各自最大值的最佳负载电阻并不相同,即不存在能够同时使两者都取到最大值的最优负载电阻。
  • 模理论常数分析
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    本研究运用耦合模理论深入探讨了光子晶体微腔与波导之间的相互作用机制,并详细分析了它们的耦合强度,为实现高效光信号处理提供理论指导。 我们研究了微腔波导,并利用耦合模理论推导出耦合常数的公式。该公式仅涉及两个具有明确物理意义的参数:腔模的质量因数以及光波在两个腔之间隧穿时产生的相移。这一方法提供了一种简便的方式来表达和调节波导特性。我们的分析结果得到了通过传递矩阵法进行模拟的支持。
  • MATLAB与谐振仿真 (2011年)
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    本研究采用MATLAB进行数值模拟,探讨了波导和微波谐振腔内的电磁场分布及能量传输特性,为设计高效能微波器件提供了理论依据。 使用MATLAB软件的图形技术对波导和谐振腔内时变电磁场的能量传输在三维空间中的分布进行仿真,可以使抽象的电磁场能量概念形象化、可视化,有助于理解电磁波能量传播特性。通过亥姆霍兹方程和导体表面边界条件求解矩形波导和谐振腔内的电磁场分布,并进一步计算坡印亭矢量分布。在此基础上,利用MATLAB对TE33模式进行仿真可以清晰地看到,在波导的横截面上只有能量交换而没有能量沿轴向传输;而在谐振腔中,TE33模不仅在横向发生电磁能交换,还在纵向表现出电磁能量相互转换的现象。
  • 974 nm半体激
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    本研究聚焦于974nm半导体激光器的光纤耦合技术,旨在提高光束质量和传输效率,探讨优化设计与应用前景。 根据半导体激光器与单模光纤的模式分布特点,采用模式耦合理论研究了两者之间的耦合方式。研究表明,在光纤端面制作楔形微透镜可以实现模场匹配和相位匹配的要求。通过遗传算法优化楔形光纤微透镜参数后发现,当楔角为88°、柱透镜半径为3.44 μm以及耦合距离为6.13 μm时,耦合效率达到最佳值。使用Zemax光学仿真软件对模型进行验证,得出的耦合效率约为88.9%。实验测试表明,在激光点焊及高低温环境测试后,最大耦合效率可达81.36%,满足作为光纤激光器种子源所需的功率要求。实验结果与仿真的差异不大。
  • Comsol环谐振技术:环形束包络及学模块比较
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    本研究深入探讨了COMSOL多物理场仿真软件中用于分析微环谐振腔的技术,特别关注环形波导耦合以及通过波束包络法和波动光学法进行建模的效果对比。 在光学与光子学领域,微环谐振腔技术因其在光信号处理中的重要应用而备受关注。这种器件基于环形波导的工作原理是利用光波在环状结构中形成的特定波长的共振效应来实现滤波和调制等功能。 本段落档深入探讨了Comsol软件中用于模拟和分析微环谐振腔行为与性能的方法,特别强调了环形波导耦合特性以及使用不同仿真模块(如波束包络和波动光学)时的表现差异。其中,环形波导耦合是实现光信号从外部输入到微环结构内部传输的关键技术之一;而波束包络方法通常用于计算光场的幅度分布,波动光学则更侧重于描述相位与强度的变化。 通过对比分析这两种仿真策略的效果和准确性,文档旨在帮助研究者根据具体需求选择合适的Comsol模块。此外,文中还讨论了微环谐振腔的设计参数(如尺寸、材料特性)对性能的影响,并提供了实际操作指南——包括如何在软件中建立物理模型、设定实验条件以及解读结果。 除了理论分析外,本段落档也探讨了微环谐振腔技术的未来应用前景,比如光通信系统中的信号处理和传感元件等。通过详尽的技术细节与实例演示,文档为科研人员提供了全面而实用的研究框架,并促进了高性能集成光学器件的研发进程。
  • 伏支架整体.pdf
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    本文档《关于光伏支架结构整体性能的研究》探讨了影响太阳能光伏系统中支架设计和材料选择的关键因素,分析了不同环境条件下的结构稳定性和耐久性。 在研究光伏支架结构的整体性能过程中,文章从多个角度深入探讨了光伏支架的设计方法,并讨论了提高其整体质量所面临的挑战及解决途径。 首先,在设计目的与要求方面: - 设计目的是确保技术先进性、经济合理性以及安全适用性和质量保证的基础上满足功能需求。 - 结构的安全性至关重要:它必须能够承受正常施工和使用过程中的载荷,防止倒塌或其他安全事故的发生。 - 耐久性的保持也是关键要素之一,材料在常规维护条件下不应出现过快的风化、老化或腐蚀现象。 - 可靠性和可靠度则是确保结构能够在设计使用寿命内满足规定条件下的预定功能的要求。可靠性是安全适用性与耐久性的综合体现;而可靠度则是一个概率衡量指标。 其次,在支架所受载荷分类上: - 永久载荷:在结构使用年限中,其值不变或变化可以忽略不计的负荷。 - 可变载荷:这类负荷随时间的变化而在设计基准期内出现和消失。 - 偶然性负载:虽然罕见但在发生时具有极大强度且作用时间短促。 此外,文章还分析了支架结构性能: - 强度定义为在特定荷载下能够承受的最大应力或内力; - 刚度指的是抵抗变形的能力; - 稳定性则是指受力后保持平衡状态的特性。 文中也指出光伏支架与建筑钢结构之间的差异,并且提出现有设计软件(如PKPM)在处理光伏支架问题时存在局限,比如缺乏特定截面数据和框架结构计算合理性等不足之处。因此,在现阶段的设计工作中仍需注意对整体性能的关注以及优化方法的应用。 最后文章强调了试验验证理论设计的重要性以确保设计的可靠性,并鼓励设计师们采用更科学的方法来提升光伏支架的质量、降低成本并优化设计方案,从而推动整个行业的进步和发展。
  • 在平板色散特线
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    本文探讨了光波导在平板结构中的色散特性,并通过理论分析和实验研究绘制了一系列色散曲线,以期为相关领域提供有价值的参考。 使用Matlab绘制了平板光波导在TE和TM模式下的色散曲线,并展示了与有效折射率相关的色散特性。