等離子體介質(zhì)的色散兼耗散特性,在通信、隱身、醫(yī)療等方面都有著廣泛的應用。而等離子體光子晶體由于等離子體自身的物理性質(zhì),使其除了具有普通介質(zhì)光子晶體的特性,還具有獨特的性質(zhì)。電磁波在等離子體光子晶體中傳播的兩個突出特性即光子禁帶和光子局域,使其在光子晶體波導、濾波器、天線等器件有著重要的工業(yè)應用前景。眾所周知,時域有限差分法(FDTD)是電磁計算最經(jīng)典成熟的數(shù)值模擬方法,但其易受穩(wěn)定性和數(shù)值色散特性的限制,導致該方法在實際仿真計算精度和效率受到影響。隨著計算機性能的大幅提升,為復雜數(shù)據(jù)的處理運算涌現(xiàn)出眾多的數(shù)值計算方法。近年來,出現(xiàn)的辛時域多分辨率(S-MRTD)算法可以很好的彌補傳統(tǒng)FDTD算法的劣勢。針對這一現(xiàn)象,首次將S-MRTD算法引用到等離子體及其光子晶體的數(shù)值仿真計算中。本文的創(chuàng)新工作主要包括如下:(1)初步構(gòu)建了基于分裂場技術(shù)展開的完全匹配層(PML)的S-MRTD算法理論框架。對自由空間S-MRTD算法的穩(wěn)定性與數(shù)值色散特性進行深入分析,得出3級3階辛算子結(jié)合Daubechies尺度函數(shù)展開的S-MRTD算法的具有較優(yōu)的穩(wěn)定性和數(shù)值精度。通過數(shù)值仿真,證明S-MRTD算法...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 辛時域多分辨率算法
        1.2.2 等離子體介質(zhì)的數(shù)值研究方法
        1.2.3 等離子體光子晶體數(shù)值研究方法
    1.3 本文的章節(jié)安排
第二章 辛時域多分辨率算法基本原理
    2.1 S-MRTD算法的基本理論
        2.1.1 一維Maxwell方程的S-MRTD基本理論
        2.1.2 二維Maxwell方程的S-MRTD基本理論
    2.2 S-MRTD算法的吸收邊界條件
        2.2.1 一維PML層中S-MRTD算法的離散格式
        2.2.2 二維PML層中S-MRTD算法的離散格式
    2.3 S-MRTD算法的穩(wěn)定性與色散性分析
        2.3.1 S-MRTD算法的穩(wěn)定性分析
        2.3.2 S-MRTD算法的色散性分析
    2.4 數(shù)值算例
    2.5 本章小結(jié)
第三章 辛時域多分辨率算法在等離子體中的仿真研究
    3.1 等離子體基本理論
        3.1.1 等離子體頻率
        3.1.2 非磁化等離子體介質(zhì)的復相對介電常數(shù)
        3.1.3 磁化等離子體介質(zhì)的復相對介電常數(shù)
    3.2 S-MRTD算法在非磁化等離子體的理論構(gòu)建
    3.3 S-MRTD算法在磁化等離子體的理論構(gòu)建
    3.4 數(shù)值算例
    3.5 本章小結(jié)
第四章 辛時域多分辨率算法在等離子體光子晶體中的仿真研究
    4.1 等離子體光子晶體的S-MRTD算法實現(xiàn)
    4.2 非磁化等離子體光子晶體PBG的特性研究
        4.2.1 非磁化等離子體頻率(f_p)對PBG結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.2 非磁化等離子體碰撞頻率(v_c)對PBG結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.3 介質(zhì)相對介電常數(shù)(ε_r)對PBG結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.4 厚度比(d)對PBG結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.5 周期厚度(L)對PBG結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.6 周期數(shù)(N)對PBG結(jié)構(gòu)的影響
    4.3 非磁化等離子體光子晶體的缺陷模研究
        4.3.1 缺陷層介電常數(shù)(ε_r2)對缺陷模的影響
        4.3.2 缺陷層厚度(L_d)對缺陷模的影響
        4.3.3 周期常數(shù)(N)和缺陷層位置(M)對缺陷模的影響
        4.3.4 等離子體頻率(f_p)對缺陷模的影響
        4.3.5 等離子體碰撞頻率(v_c)對缺陷模的影響
    4.4 多缺陷層的缺陷模研究
    4.5 三元周期結(jié)構(gòu)PPC的 PBG特性研究
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的學術(shù)成果
致謝



本文編號：3779063