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(yīng)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(dú)特的性質(zhì)。電磁波在等離子體光子晶體中傳播的兩個(gè)突出特性即光子禁帶和光子局域,使其在光子晶體波導(dǎo)、濾波器、天線等器件有著重要的工業(yè)應(yīng)用前景。眾所周知,時(shí)域有限差分法(FDTD)是電磁計(jì)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(dǎo)致該方法在實(shí)際仿真計(jì)算精度和效率受到影響。隨著計(jì)算機(jī)性能的大幅提升,為復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理運(yùn)算涌現(xiàn)出眾多的數(shù)值計(jì)算方法。近年來,出現(xiàn)的辛?xí)r域多分辨率(S-MRTD)算法可以很好的彌補(bǔ)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(jì)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(jìn)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(xué)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?xí)r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?xí)r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?xí)r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(fù)相對介電常數(shù)
        3.1.3 磁化等離子體介質(zhì)的復(fù)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?xí)r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(shí)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(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果
致謝



本文編號：3779063