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oe1(光电查) - 科学论文

11 条数据
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  • 利用复线源型格林函数实现二维电大尺寸导体目标电磁散射的快速建模

    摘要： 本研究通过矩量法（MoM）提出了一种求解二维（2D）电磁散射问题的替代数值方法。将真实源位置矢量替换为复数量后，格林函数生成复源点波束，从而忽略阻抗矩阵中远区单元间的相互作用（边缘附近基函数除外），使阻抗矩阵高度局部化。内存存储量随边缘数量增加而增长，但在固定边缘数时与N呈线性比例关系（即O(N)）。因此可大幅缩短总运行时间，并获取远区散射方向图和近场。该方法首先针对单块理想导电（PEC）条带几何结构进行说明，随后推广至具有闭合多边形横截面的二维PEC物体散射问题。文中给出了条带和方柱体在两种极化状态下的数值结果，并与标准矩量法的相对误差进行了对比。

    关键词： 计算电磁学、雷达散射截面、电磁散射

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 将有限元与辅助源耦合求解麦克斯韦方程组

    摘要： 多重极子程序是一种Trefftz方法，用于近似计算均匀线性介质填充域中的电磁场。该方法能轻松处理无界域问题，但无法应对非均匀或非线性材料情形——这类情况完全属于标准有限元法的适用范围。我们提出耦合有限元法(FEM)与多重极子法(MMP)，以建模无界域中空间变特性材料的麦克斯韦方程组。在域内有界部分采用Nédélec第一类旋度协调单元，无界补集区域使用多极展开。我们开发了多种跨公共界面耦合两种离散化的方法：1.基于最小二乘的耦合技术（源自PDE约束优化）；2.遵循mortar有限元法思想的多场变分公式；3.FEM网格与单一实体MMP子域间的间断伽辽金耦合；4.通过切向分量迹线实现耦合。通过系列数值实验研究了这些方法的收敛性。

    关键词： 辅助源法、多重多极子程序、有限元法、计算电磁学、Trefftz法

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 用于三维辐射问题中表-体-表面EFIE矩量法快速直接与迭代求解的H矩阵运算

    摘要： 针对均匀介质物体散射与辐射问题所建立的表面积-体积-表面积电场积分方程（SVS-EFIE）的矩量法（MoM）求解，本文提出了基于分层（H-）矩阵的快速直接算法与迭代算法以加速计算。由于该SVS-EFIE包含将散射体表面切向等效电流映射为体积极化电流的积分算子、以及将体积极化电流映射为散射电场切向分量的积分算子的乘积运算，其MoM离散化过程将产生非方阵的乘积形式。文中阐述了MoM离散积分算子对应非方阵H-矩阵的构建方法，解释了非方阵H-矩阵乘积运算的相关算术算法，并详细分析了所需H-矩阵运算的内存占用与CPU时间复杂度缩放规律，通过数值计算验证了理论分析。针对生物电磁应用中的低损耗介质物体及高损耗生物组织，本文提供了所提算法的数值验证结果。数值实验表明：相比常规MoM方法，该方法能显著降低内存消耗并大幅提升CPU计算速度，从而实现对SVS-EFIE大规模散射与辐射问题的有效求解。

    关键词： 计算电磁学、矩量法、SVS-EFIE、快速算法、生物电磁学、H矩阵

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 等离子体与等离子体光学 || 9 电磁学数值计算方法

    摘要： 在本章中，我们将讨论一些可用于在不同条件下对麦克斯韦方程组进行计算机模拟的基本数值方法。计算电磁学是一个非常广泛的领域，针对不同情况有太多不同的方法可供选择。但本书仅对该主题作简要介绍，鼓励读者参考其他资料[31]以获取更多细节。

    关键词： 麦克斯韦方程组、电磁学、数值方法、计算电磁学

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [2019年IEEE欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 超材料、安培极子与飞碟形波

    摘要： 热辅助磁记录（HAMR）技术通过将单个比特区域临时加热至居里温度，实现了硬盘面密度超过1 Tb/in2的数据写入。用于对介质施加纳米级加热的金属光学天线或近场换能器（NFT）可能产生数百摄氏度的自发热。当NFT达到如此极端温度时，现有HAMR技术演示中的写入头寿命比商业产品所需的低数个数量级。因此，NFT的温控至关重要。本文首先推导出NFT/介质温度比的基本极限，为低温运行的NFT设计提供依据；随后采用逆向电磁设计软件，求解出NFT和波导器的非常规几何结构。我们提出的计算生成的NFT馈入波导设计方案，相比典型工业设计可将NFT自发热降低50%（约220°C）。

    关键词： 热辅助磁记录、优化、等离子体学、纳米光子学、近场换能器（NFT）、逆问题、热辅助磁记录热效应、计算电磁学、硬盘驱动器、梯度法、管理、伴随方法、光学天线

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE ESSDERC 2019 - 第49届欧洲固态器件研究会议（ESSDERC） - 波兰克拉科夫（2019.9.23-2019.9.26）] ESSDERC 2019 - 第49届欧洲固态器件研究会议（ESSDERC） - 用于长波红外探测的悬浮天线耦合纳米热电偶阵列

    摘要： 热辅助磁记录（HAMR）技术通过将单个比特区域临时加热至居里温度，实现了硬盘面密度超过1 Tb/in2的数据写入。用于向介质施加纳米级加热的金属光学天线或近场换能器（NFT）可能自身发热数百摄氏度。当NFT达到如此极端温度时，HAMR技术的演示显示写入头寿命比商业产品所需的低数个数量级。因此，NFT的加热问题至关重要。本文首先推导出NFT/介质温度比的基本极限，以指导低温运行的NFT设计选择。接着，我们采用逆向电磁设计软件，求解出NFT和波导的意外几何结构。我们提出了计算生成的NFT馈入波导设计方案，与典型工业设计相比，该方案使NFT自发热降低50%（约220°C）。

    关键词： 光学天线，伴随方法，计算电磁学，热辅助磁记录，近场换能器（NFT），管理，热学，纳米光子学，等离子体激元学，梯度方法，逆问题，优化，硬盘

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于积分方程计算方法在等离子体激元散射问题中的应用综述

    摘要： 已开发并应用多种计算方法来模拟、理解和定制纳米尺度的极端光学效应。本综述重点关注基于积分方程的方法：在局域响应极限下，包括基于电势的边界积分方程（BIE）形式体系与基于场的体积积分方程（VIE）形式体系；在非局域流体动力学模型下，则采用基于电势的BIE形式体系。这些形式体系源自宏观电动力学（结合适当的本构关系），其推导基于三大支柱：格林函数、场关系（VIE形式体系采用入射-散射-总场关系，BIE形式体系采用连接界面两侧场的界面条件），以及场等效原理（VIE形式体系采用体积等效原理，BIE形式体系采用惠更斯原理）。通过矩量法（MoM）算法将导出的积分方程转化为矩阵方程，并讨论了实施中可能存在的问题。引入包括本征模与自然模解在内的求解层级，以及群表示理论作为强大的后处理步骤。通过大量实例验证了所评述算法的有效性。

    关键词： 非局部流体动力学模型、计算电磁学、边界积分方程、等离激元学、体积积分方程

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [2019年IEEE BiCMOS与化合物半导体集成电路及技术研讨会（BCICTS） - 美国田纳西州纳什维尔（2019.11.3-2019.11.6）] 2019年IEEE BiCMOS与化合物半导体集成电路及技术研讨会（BCICTS） - 高速光通信相干收发器：机遇与挑战

    摘要： 回顾了共形（或贴体）电磁粒子模拟（EM-PIC）数值求解方案。内容包含这些共形模拟中常用粒子物理算法的发展历程，简要描述了粒子追踪算法与电流加权方案的数学原理，并概述了主要时变电磁求解方法。同时指出了若干建议未来开发新型共形EM-PIC方法的研究方向。

    关键词： 计算电磁学、共形网格、综述、等离子体模拟、粒子模拟法（PIC）

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 等离子体链波导的复-k模式

    摘要： 基于负介电常数材料的纳米粒子链波导通过通用三维有限元布洛赫模求解器进行研究，该求解器可推导复传播常数(k)。本研究从非色散材料构成的波导入手，不仅分离出"波导色散"效应，更激发了探索新型材料以实现非常规波长导波的研究动机。随后评估了金/银链波导的性能——此前这两种链波导尚缺乏简洁的对比研究。在此基础上，受最新提案启发，我们进一步研究了金银粒子交错排列的异质等离子体链系统：所谓金粒子间能量传输增强的结论，实则是其杂化导波行为的片面呈现——银粒子间的能量传输反而恶化。借助该多功能数值方法，我们还探讨了粒子间距、背景介质及基底存在的影响。大量分析表明：降低金链波导等结构的传播损耗，其通用途径是通过合理几何设计（如减小粒子间距）和背景材料设置（如高介电常数背景或外来纳米粒子）来降低链模频率。此外，基于数值模拟还论证了采用掺杂硅构建中红外链波导的可能性。

    关键词： 等离子体激元学、周期性结构、计算电磁学、波导、光子能带结构、有限元模拟

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 粗糙地形前视合成孔径探地雷达散射的实时建模

    摘要： 探地雷达（GPR）是快速高精度探测隐蔽爆炸威胁的有效工具。但粗糙地形散射会显著遮蔽埋藏目标响应，从而限制雷达效能。计算粗糙地面散射需采用三维全波算法（如频域有限差分法），但当GPR天线远离目标区域时，多帧处理往往计算量过大。本文提出了一种实时三维建模方法，用于运动平台前视GPR对远电距离粗糙地形的散射分析。通过合成孔径技术，将聚焦区域的计算域缩减至整个观测体积的极小部分，并仅通过预计算的粗糙地面冲激响应矩阵与表征GPR发射信号的矩阵相乘来计算地表杂波。对于车载GPR探测系统，该方法能显著降低复杂度并节省计算资源。通过针对不同粗糙表面参数实施三维蒙特卡洛仿真，验证了算法有效性。所建模型与直接FDFD结果吻合良好，适用于有耗且频率色散的土壤环境。

    关键词： 探地雷达（GPR）、计算电磁学（EMs）、粗糙表面散射、地下探测

    更新于2025-09-09 09:28:46