耦合模理论

摘要： 设计了一种基于双芯负曲率光纤的新型低损耗大带宽太赫兹偏振分束器,该器件以环烯烃共聚物为基底,沿圆周等间距分布着12个含内嵌管的圆形管,通过上下对称的两组外切小包层管将纤芯分成双芯.采用时域有限差分法对其导模特性进行分析,详细研究了各个参数对其偏振分束特性的影响,分析了该偏振分束器的消光比、带宽、传输损耗等性能.仿真结果表明:当入射光频率为1 THz,分束器长度为6.224 cm时,x偏振光的消光比达到120.8 dB,带宽为0.024 THz,y偏振光的消光比达到63.74 dB,带宽为0.02 THz,传输总损耗低至0.037 dB/cm.公差分析表明结构参数在±1%的偏差下,偏振分束器仍然可以保持较好的性能.

摘要： 现有的无线电能传输技术均是以整数阶系统理论为基础提出和构建的,传输特性对传输距离、系统参数变化敏感,抗干扰能力弱,难以适应实际应用需要。因此,探索新型无线电能传输机理和技术将是一个长期的研究课题。受益于分数阶微积分的快速发展,分数阶无线电能传输机理和技术被提出。不同于传统整数阶系统,分数阶无线电能传输系统利用其所特有的记忆特性、负电阻特性和频率特性,可以实现高效率、高抗干扰的中距离无线电能传输,且系统设计灵活,可以满足多种场合的需要。为此,文中介绍了分数阶无线电能传输机理的提出过程及研究进展,分别从分数阶微积分、分数阶元件及电路、分数阶无线电能传输机理等方面进行阐述。最后,与现有整数阶无线电能传输系统进行了对比,结果表明所提系统的传输效率和输出功率具有对距离和谐振频率变化不敏感的特性。

摘要： 为解决传统等离子光学传感器的局限性,提出了一种基于黑磷(BP)的多共振非等离子体的光学传感器,该传感器采用单层黑磷和简单的介质结构,通过磁共振增强红外波吸收。由于黑磷的各向异性,该传感器可以在不同晶体方向上实现不同的灵敏度和品质因数(FOM)。通过优化传感结构,在8μm波长附近的不同黑磷晶体方向上均得到了2个极窄的共振峰、极低的半高宽,提高了传感器的灵敏度,吸收率最高达到了99.6%,灵敏度最高可达180nm/RIU,FOM可以达到261nm/RIU。并利用耦合模理论对仿真结果进行了验证,揭示了其物理机理,证实了该传感结构在未来的光学传感领域有巨大的潜力。

摘要： 考虑实际光纤铺设过程存在的弯曲和扭转等扰动影响,对耦合模理论和耦合功率理论分别进行优化,得到多芯光纤串扰估计的一般模型。在不同光纤距离和弯曲半径情况下对串扰进行了仿真。结果表明,优化的耦合模理论模型的串扰呈震荡上升趋势,在相位匹配点附近,串扰累积增加,在非相位匹配点附近,串扰几乎不变,因此可以更好地反应光纤物理结构的波动情况。优化的耦合功率理论模型的串扰是线性的平均串扰,但是计算速度快。可以针对不同的实际情况选取适合的理论模型来估算串扰。

摘要： 相较于传统的单模光纤布喇格光栅(FBG)传感器,少模FBG传感器在测量时不易受到外界无关参量的影响,精度更高,但其在光栅参数设计上缺乏相应的理论依据。针对此问题,基于FBG耦合模理论,利用OptiGrating和Matlab软件模拟分析了纤芯中存在LP_(01)模、LP_(11)模的少模FBG的反射谱。仿真结果表明:区别于传统单模FBG的单峰结构,少模FBG的反射谱具有三峰结构,光栅周期、光栅长度和折射率调制深度的变化会对各波峰的反射率及中心波长产生规律性的影响。

摘要： 基于非线性宇称时间对称的无线电能传输系统,是一种能在一定耦合区间内保持恒定高效率传输的鲁棒性系统。宇称-时间对称(PT对称)无线电能传输系统,能够在较大范围内实现对耦合谐振线圈位置的不敏感性,在该区间内可对负载进行恒定的功率传输。基于耦合模理论对S-P型结构的PT对称无线电能传输电路进行分析,观察其在不同耦合区间内系统的传输效率随耦合系数的变化情况进行分析。最后通过Matlab等软件进行仿真,结果表明在强耦合区域内系统传输效率不随耦合系数变化而变化,且能保持高效传输,在弱耦合区域耦合系数对系统的传输效率有很大的影响。

摘要： 通过近几年对耦合系统的研究,在双模耦合系统中已经很广泛的进展。本文扩展到对三模耦合系统进行探究,从拉格朗日方程出发,建立更完善的音叉耦合系统的动力学方程,再利用久期微扰理论将动力学方程退化为耦合模理论的主方程(一阶微分方程),搭建由弹簧连接的音叉耦合受迫振动系统进行了实验和理论研究。研究结果表明理论与实验符合的很好,并且相对于两模耦合系统,三模耦合系统存在更多的可调参数,在耦合体系理论研究中有一定的指导意义。

摘要： 使用时域有限差分法对四态非厄米系统的耦合模理论进行验证.基于耦合模式方程,给出此系统传输系数公式,计算得出系统的透射谱与反射谱.在CST软件中用开口谐振环设计四态非厄米系统,基于CST软件的时域有限差分法仿真得到系统传输系数并进行验证.计算与仿真得到的传输系数结果一致,表明利用耦合模理论处理四态非厄米系统可行.

摘要： 本文通过对耦合杜芬方程线性项的表象变换及非线性项的久期微扰理论的应用,将耦合杜芬方程转化为简正表象下的退耦合形式,由此可以很方便地得出耦合杜芬方程的解.为了验证该方法的正确性,设计了音叉耦合实验,观测到了振幅谱谱峰的劈裂以及"振滞回线"现象,这些实验结果都可以和之前所得的理论结果符合得很好.本文求解耦合非线性方程的方法,为灵活运用非线性理论提供一种方案,同时可以推广到光、电等耦合体系,对理解耦合体系的动力学行为具有一定的指导意义.

摘要： 针对目前电光调制器插入损耗高的问题,提出了一种基于宽度调制(WM)型谐振腔的光子晶体电光调制器.该器件由输入端纳米线波导、硅基光子晶体波导和WM型谐振腔组成,前二者的连接处采用锥形结构,用于减少2种波导之间的级联损耗.根据时域耦合模理论与等离子体色散效应,采用WM型谐振腔和PN掺杂结构实现对横电(TE)模的调制,并应用二维时域有限差分法对其性能进行仿真分析.仿真结果表明:该器件在调制电压为1.24 V时可以实现中心波长为1553.91 nm的TE模窄带通断调制功能;在工作波长为1550～1560 nm时的插入损耗为0.16 dB,消光比为19.73 dB,调制深度为0.9894,Q值达1.5 × 104,尺寸约为20 pm × 9μm.

摘要： 磁耦合谐振式无线电能传输技术(MCRWPT)作为一种新型无线输电方式,以其在中长距离传输效率方面的优势,近年来被广泛研究.但基于耦合模理论的MCRWPT系统的研究与分析许多都局限于串联-串联(SS型)拓扑结构.此外,鲜有文献对建立的耦合模方程的由来进行详细的说明.为此,结合微扰法详细地推导并建立了MCRWPT系统中串联-串联(SS型)、串联-并联(SP型)、并联-串联(PS)、并联-并联(PP型)四中不同类型拓扑的耦合模模型,并对四种结构的系统传输效率、输出功率、传输距离进行了比较分析和仿真验证,为MCRWPT系统中拓扑的设计提供了一定的参考.

摘要： 磁耦合无线能量传输是一种新型无线能量传输方式,也称为磁共振耦合无线能量传输,业内对其能量传输原理迄今仍有分歧.目前国内外研究者对磁耦合无线能量传输进行原理分析的方法可归为三种:耦合模理论,散射矩阵分析理论和电路理论.本文分别从耦合模理论和电路理论这两个角度出发,建立系统模型,进行仿真和比较,并对其综合联系和分析.经过分析得出,电路理论是耦合模理论在电学上的进一步阐释,可以用电路理论对磁耦合无线能量传输原理进行解释.

摘要： 基于磁耦合共振的无线电力传输技术通过合理设计,可以有效工作在米量级距离上,是未来无线电力传输推广的一个大方向,本文就该技术的两种理论：电路理论、耦合模理论的解释进行对比,解释两种理论解释的联系与区别,并通过数值计算软件、电磁仿真软件对该技术的现象表征进行模拟,并系统解释系统的宏观特性.

摘要： 螺旋线行波管很多优点和广泛的应用.在一维小信号模型的基础上,分析了螺旋线行波管的慢波系统参量的变化对返波自激振荡条件的影响.在耦合模理论的基础上,以一只实际工作的行波管为基准,当改变螺旋线的螺距、厚度、内径和宽度时,用四阶龙格库塔法求解微分方程组的方法得到返波振荡起振长度的变化.该研究工作为行波管的稳定设计提供了理论基础.

摘要： 磁耦合谐振式无线电能传输技术具有传输效率高、传输功率大、安全等优点,是中等距离传输中应用最为广泛的一种传输方式.本文利用耦合模理论对磁耦合谐振系统进行了建模,分析了耦合系数,负载损耗对传输特性的影响,并推导了系统出现谐振频率分裂的条件.在理论分析的基础上,采用有限元数值仿真软件COMSOL及MATLAB同时对磁耦合谐振系统进行了建模,在两种模型下仿真了系统的效率,负载功率随传输距离,负载损耗,中继线圈位置的变化规律.两种模型的仿真结果吻合,证实了耦合模理论对磁耦合谐振系统建模及分析的正确性.同时也得到了磁耦合谐振系统的一般传输特性,对磁耦合谐振式无线电能传输的理论分析有一定意义.

摘要： 本文利用耦合模理论对声表面波反射型延迟线的性能进行了优化设计，成功研制了一种采用单向单相换能器( SPURT)以及短路栅反射器结构的具有高信噪比的基于YZ LiNbO:基片的反射型延迟线，同时对其结构进行了性能仿真，通过实验进行了验证。

摘要： 针对电磁耦合谐振式无线电能传输系统效率过低的问题.本文运用耦合模理论,推导出了无线电能传输系统的效率表达式.并以此为基础,分析了无线电能传输系统效率的变化规律,得出了系统工作在临界耦合状态时的条件.为解决系统工作在过耦合状态或欠耦合状态时效率过低的问题,提出了一种基于混沌优化算法的参数动态调节方法,该方法能使系统几个关键参数实现匹配,有效提高系统在过耦合状态时的效率.最后,研制了一套磁耦合谐振式无线电能传输系统装置,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性.

摘要： 本文利用耦合模理论与传统的电路互感理论对谐振式无线能量传输系统进行建模分析.阐述了谐振式无线能量传输系统在传输过程中的能量变化及传输机理.本文通过对比基于两模型的谐振式无线能量传输系统下效率、功率、能量变化等参数并进行MATLAB仿真,结果表明:两种模型在计算系统的稳态参数包括传输效率、功率等具有等效性;当系统处于近场耦合,系统具有高品质因数且系统互感耦合系数很小时,耦合模理论模型和电路理论模型才具有等效性.

摘要： 纳米线光波导具有线度小,可集成程度高等优良的应用性能,广泛的应用于各种光学系统中,具有广泛的应用前景.本文主要研究基于模式匹配法的纳米线光波导中光场的计算和模拟.从纳米线光波导的结构参数出发,利用耦合模理论计算波导截面中的阻抗矩阵,使用模式匹配法编程计算直波导的有效波矢.

摘要： 本文提出了一种用于覆盖聚合物敏感膜的两端对声表面波(SAW)谐振器型气体传感器的仿真方法。通过对两端对SAW谐振器型气体传感器结构的分析,运用耦合模(COM)理论建立了与其结构对应的P矩阵.针对覆盖聚合物膜的区域,结合微扰理论和表面阻抗理论的分析了聚合物膜对声波传播的扰动影响,并以此为基础研究了反映聚合物膜声学性质的P矩阵形式,为进一步研究基于聚合物敏感膜的声表面波谐振器结构气体传感器的响应机理分析提供了良好的理论基础。

摘要： 本发明提供一种利用电容耦合及电感耦合实现宽带的多模滤波器及耦合值可调谐的多模滤波器。该多模滤波器包括：外壳；形成在所述外壳内的第一空腔及第二空腔；容纳于所述第一空腔的第一谐振器；容纳于所述第二空腔的第二谐振器；使所述第一空腔与所述第二空腔分离的隔壁；以及第一耦合元件。所述外壳与所述隔壁之间形成有槽，所述第一耦合元件向与所述隔壁交叉的方向插入于所述槽，所述第一耦合元件的一部分位于所述第一空腔内，所述第一耦合元件的另一部分位于所述第二空腔内，所述第一耦合元件连接于接地点。

摘要： 本发明公开了一种正交模耦合片，包括金属基板和自金属基板边缘向下折弯所形成的四个等距设置的支撑部；所述金属基板上设有四组相互独立的扼流槽且每组扼流槽均设于两个相邻的支撑部之间，每组扼流槽包括两条高阻槽线及一条低阻槽线，所述两条高阻槽线相互并联并与低阻槽线串联形成隔离电路，所述隔离电路的终端处于短路状态，输入端处于电气开路状态。本发明还公开了一种正交模耦合器及一种环焦天线。采用本发明的正交模耦合器，可实现圆波导中两相互正交的主模的极化分离及主模到共面波导的耦合，具有隔离度高、集成度高、插损小、装配简单、体积小、成本低的优点。

摘要： 本发明公开了一种正交模耦合片，包括金属基板和自金属基板边缘向下折弯所形成的四个等距设置的支撑部；所述金属基板上设有四组相互独立的扼流槽且每组扼流槽均设于两个相邻的支撑部之间，每组扼流槽包括两条高阻槽线及一条低阻槽线，所述两条高阻槽线相互并联并与低阻槽线串联形成隔离电路，所述隔离电路的终端处于短路状态，输入端处于电气开路状态。本发明还公开了一种正交模耦合器及一种环焦天线。采用本发明的正交模耦合器，可实现圆波导中两相互正交的主模的极化分离及主模到共面波导的耦合，具有隔离度高、集成度高、插损小、装配简单、体积小、成本低的优点。

摘要： 本发明公开了一种基于半模基片集成波导的弱耦合耦合器及其设计方法，包括介质基板，上下蚀刻金属层以及四个端口。上层金属层由四根弯折馈线，波导上表面以及金属过孔阵列组成。下层金属层作为接地面并设有金属过孔阵列。波导上表面使用金属过孔和蚀刻技术形成类分支半模波导耦合结构，实现了弱耦合的性能。在波导中央矩形区域两端蚀刻出两条短路短截线来改善耦合器的方向性特性。本发明采用一种新颖的类分支基片集成波导耦合结构实现了弱耦合耦合器，在同类型发明中具有优秀的宽带，平坦度和方向性特性。

摘要： 本实用新型公开了一种正交模耦合片，包括金属基板和自金属基板边缘向下折弯所形成的四个等距设置的支撑部；所述金属基板上设有四组相互独立的扼流槽且每组扼流槽均设于两个相邻的支撑部之间，每组扼流槽包括两条高阻槽线及一条低阻槽线，所述两条高阻槽线相互并联并与低阻槽线串联形成隔离电路，所述隔离电路的终端处于短路状态，输入端处于电气开路状态。本实用新型还公开了一种正交模耦合器及一种环焦天线。采用本实用新型的正交模耦合器，可实现圆波导中两相互正交的主模的极化分离及主模到共面波导的耦合，具有隔离度高、集成度高、插损小、装配简单、体积小、成本低的优点。

摘要： 一种用于非耦合模分复用传输的环辅助型少模光纤及其模式耦合器，包括：纤芯和包层结构，纤芯中设有一个高折射率环，该高折射率环在光纤中的位置处的LP

摘要： 一种基于局域耦合模理论的光子灯笼全矢量数值分析方法，涉及光学技术领域。首先，通过数值计算或数学解析求解的方法得出光子灯笼在锥长范围内各横截面上的若干本征模场；随后，基于局域耦合模理论，计算出各局域模式之间的耦合系数；其次，通过三次样条插值方法，对耦合系数矩阵进行插值，得到纳米尺度上的连续耦合系数；随后，通过对任意输入模场进行模式成分分析，得到输入的本征模向量；最后，通过求解耦合模方程，得到光子灯笼中传输的任意模式的振幅，相位，偏振态等信息，最终实现光子灯笼的参数优化设计。该方法可以节约大量的计算成本同时保证了计算精度；对光子灯笼进行针对性的参数优化，为高效率光子灯笼的制造提供指导。

摘要： 本发明是一种基于耦合模理论的能量耦合验证系统，属于无线电能传输与转换范畴，当采用电磁耦合谐振技术实现数米范围内能量的高效传输与转换时，通过本系统可以对电能传输过程进行分析和评价。该装置采用耦合模理论为依据，根据设定的初始振荡条件得出无线电能传输过程的振荡器时域解，从而对传输过程进行定性分析。主要包括有：源线圈S，谐振线圈A1，谐振线圈A2，负载线圈D，示波器。本发明可为数米范围内的负载高效的无线电能传输过程进行准确分析和评价，具有操作简便与高效准确等优点。

摘要： 一种基于局域耦合模理论的光子灯笼全矢量数值分析方法，涉及光学技术领域。首先，通过数值计算或数学解析求解的方法得出光子灯笼在锥长范围内各横截面上的若干本征模场；随后，基于局域耦合模理论，计算出各局域模式之间的耦合系数；其次，通过三次样条插值方法，对耦合系数矩阵进行插值，得到纳米尺度上的连续耦合系数；随后，通过对任意输入模场进行模式成分分析，得到输入的本征模向量；最后，通过求解耦合模方程，得到光子灯笼中传输的任意模式的振幅，相位，偏振态等信息，最终实现光子灯笼的参数优化设计。该方法可以节约大量的计算成本同时保证了计算精度；对光子灯笼进行针对性的参数优化，为高效率光子灯笼的制造提供指导。

摘要： 本实用新型是一种基于耦合模理论的能量耦合验证系统，属于无线电能传输与转换范畴，当采用电磁耦合谐振技术实现数米范围内能量的高效传输与转换时，通过本系统可以对电能传输过程进行分析和评价。该装置采用耦合模理论为依据，根据设定的初始振荡条件得出无线电能传输过程的振荡器时域解，从而对传输过程进行定性分析。主要包括有：源线圈S，谐振线圈A1，谐振线圈A2，负载线圈D，示波器。本实用新型可为数米范围内的负载高效的无线电能传输过程进行准确分析和评价，具有操作简便与高效准确等优点。