平面波展开法

摘要： 声子晶体是一种具有弹性波带隙的周期性功能材料,可以对在介质中传播的弹性波起到衰减作用,因此,在汽车减振降噪方面有极大的应用价值。文章针对现有数值方法求解半无限板类声子晶体的能带结构时计算复杂和精度低的缺陷,在传统有限元法的基础上引入梯度光滑技术,结合空间傅里叶级数展开理论,构造了平面波展开/点光滑有限元法数值模型。数值算例表明,对于半无限板类声子晶体,所构造方法能够适当软化离散系统刚度,提供更加精确、高效的能带结构仿真结果,在工业应用中有较大潜力。

摘要： 为更好探究弹性波在有砟轨道结构中的传播特性,建立基本元胞平面波倒格矢下的多层有砟轨道波动方程,得到无限周期结构模型的频散曲线及各阶带隙,分别为:0~57.4 Hz、72.14 Hz~122.2 Hz、141.9 Hz~243.5 Hz。通过参数分析,得出结构中的局域共振带隙主要受到扣件、轨枕、道床刚度等轨下支撑的影响;Bragg带隙主要受到扣件刚度及元胞长度的影响。同时,建立有限周期数的多层有砟轨道模型求解结构的振动传递系数dB,得到在各阶带隙范围内dB值小于0,即弹性波明显衰减,验证了带隙的存在及计算的正确性。为探寻带隙机理,模拟多层有砟轨道的集中质量模型,推导出各阶带隙的边界频率计算公式及振动模式。最后,提取位于带隙范围内的60 Hz、90 Hz、200 Hz以及位于通带范围内的70 Hz、150 Hz、2 000 Hz下的钢轨及道床位移分布,对于带隙范围内的频率,钢轨及道床位移会沿着弹性波波动方向快速衰减,表现出带隙特性,且衰减速度与振动传递系数大小相符;而对于通带范围内的频率,钢轨及道床位移沿着弹性波的波动方向无明显变化或衰减,即表现出通带特性,这进一步阐释有砟轨道结构中弹性波的传播特性以及带隙对钢轨及环境振动的抑制作用。有关结论可为后续从波动角度研究轨道结构及环境振动提供新的思路及理论支撑。

摘要： 受到电子学领域双层扭曲石墨烯的启发,莫尔光子晶格的多种莫尔构型被证明具有光子局域等特性。将两个相同周期的Lieb子晶格旋转角36.87°叠加构造了Lieb莫尔晶格,并基于平面波展开法计算了其能带结构。结果表明,相比于常规的Lieb晶格,Lieb莫尔晶格的无量纲化光子禁带宽度最高可增加0.25,并且禁带中心发生了蓝移,因而更适合在光通信领域的应用。数值计算结果表明在Lieb莫尔晶格的能带结构中还具有平带,其特性可通过改变介质柱的几何参数进行调控,最高平整度可达到0.0018722。通过计算平整度最高时的电场分布,发现了局域的现象。基于Lieb晶格的莫尔构型可为光子晶体研究提供新的方法,也为研究复杂光子晶体结构提供新的平台。

摘要： 用平面波展开法研究二维函数光子晶体介质柱介电常数不同的线性函数形式对横电(TE)波和横磁(TM)波带结构的影响.数值计算结果表明:二维函数光子晶体比二维常规光子晶体的带隙更宽;通过变换介质柱介电常数不同的线性函数形式可使二维函数光子晶体的带隙个数、位置和宽度均发生变化,从而实现对二维函数光子晶体带隙的调节.

摘要： 从铁磁材料中自旋波传播满足的局域动力学方程,即Landau-Lifshitz方程出发,在仅考虑短波微扰的情况下,采用平面波展开法推导出了用于数值计算带结构的本征方程,数值计算了一维磁振子晶体带结构,并考虑了磁晶各向异性效应、体积填充率对磁振子晶体带结构的影响.结果 表明:磁晶各向异性效应对带隙的产生具有不可忽略的作用,考虑磁晶各向异性效应后,可将未考虑该效应情况下的各个填充率下的第一个带隙宽度约降低其一半,对第二、第三带隙宽度也有明显的降低效果.

摘要： 本文完整地描述了利用神经网络计算光子晶体能带的建模过程,为光子晶体能带的计算和优化提供了新的方法.用公式与图形描述了BP算法正向传播和反向传播的过程.在建模过程中,多次进行局部优化,极坐标系的选择使得变量对结果的影响有清晰的物理意义,并帮助我们发现了低影响因子d、归一化系数λ和超参数优化的引入减小了神经网络计算结果与理论值的误差.利用所构建的神经网络计算光子晶体能带具有速度快、误差小的优点,为光子晶体的设计提供了理论方法.

摘要： 借助光子晶体的理论知识和平面波展开法理论方法,依托Matlab、Comsol等计算分析软件,分析了二维三角晶格硅光子晶体结构参数对带隙宽度的影响.就基元形状与旋转角度等结构参数调整对光子带隙宽度的影响进行模拟以及研究.结果发现,在一种固定晶格的光子晶体中,其他条件为定量时,基元形状所占的空间比例越大,光子带隙显现出的结构越好;基元面积固定时,其旋转角度的改变只和带隙宽窄有关,而对带隙的中心频率无影响,或者影响不大.

摘要： 从铁磁材料中自旋波传播满足的局域动力学方程,即Landau-Lifshitz方程出发,在仅考虑短波微扰的情况下,采用平面波展开法推导出了用于数值计算带结构的本征方程,数值计算了一维磁振子晶体带结构,并考虑了磁晶各向异性效应、体积填充率对磁振子晶体带结构的影响。结果表明:磁晶各向异性效应对带隙的产生具有不可忽略的作用,考虑磁晶各向异性效应后,可将未考虑该效应情况下的各个填充率下的第一个带隙宽度约降低其一半,对第二、第三带隙宽度也有明显的降低效果。

摘要： 采用平面波展开法数值计算了对二维光子晶体在TE和TM偏振态下的带隙进行了计算,给出了光子晶体中的禁带存在的理论依据,选择二维三角晶格光子晶体(GaAs)作为基底,在空气孔内填充浓度(质量百分浓度)为一定的待测溶液硫酸铜材料,通过计算得到了温度为298K情况下介电常数在71.917～62.530变化时,待测浓度的对应关系,并由此得到液体填充的光子晶体在不同偏振模式下光子禁带结构。结果表明，以硫酸铜的水溶液作为空气圆孔中的介质材料,当溶液质量百分浓度不同时光子带隙(PBG)发生变化。这对溶液浓度检测应用方面有一定的指导作用。

摘要： 基于平面波展开法,用Bandsolve软件分别计算得到最大完全禁带,研究介电常数、填充率对woodpile光子晶体结构完全禁带的影响,给出了介电常数及填充比发生变化时光子禁带的变化规律,并总结了不同介质棒宽度,不同间距的woodpile结构对应的光子晶体的归一化频率的位置和范围.模拟结构显示,当woodpile的结构确定以后,归一化频率随着介电常数的增大而减小;当woodpile结构中介质棒的间距确定以后，归一化的频率随着介质棒的宽度增大而减小；当woodpile结构中介质棒的宽度确定以后,归一化的频率随着介质棒之间间距的增大而增大.

摘要： 本文采用平面波展开法分析了二维光子晶体的光学特性,并通过数值模拟研究了光子晶体的带隙、传输特性及影响其带隙结构的因素.通过改变光子晶体的结构参数,可以改变它的带隙结构和传输特性.

摘要： 本文运用平面波展开法计算了二维光子晶体直波导的缺陷模式。结果表明，在PBG的某一频率范围内，只存在一种模式，该频段可以进行单模传输,为解决波导中的模式竞争问题提供了解决方法。

摘要： 应用平面波展开法研究了由常规材料和功能梯度材料交替复合而成的材料常数宏观上呈连续变化的一维声子晶体中存在的弹性波带隙特征,并得到第一阶带隙归一化起始频率、截止频率和宽度随材料组分比和功能梯度材料指数因子变化的关系图.并对其带隙与不含功能梯度材料的常规材料声子晶体帯隙特征进行了比较,结果表明:含有功能梯度材料的声子晶体较常规声子晶体前两阶带隙归一化起始频率升高.这些结果为含有功能梯度材料的声子晶体在工程实际中的广泛应用提供了理论依据和指导.

摘要： 本文介绍了二维光子晶体波导在光学天线小型化中的应用,提出了使用二维光子晶体波导((Photonic Crystal Waveguide)制作集成光学器件,替代传统光学透镜和反射镜,控制光学天线中光的传播,从而达到光学天线小型化的目的.针对空间光通信的特点,使用平面波展开法(Plane WaveExpansion Method, PWE Method)优化设计了二维正方晶格光子晶体波导结构,并计算了其禁带特性;使用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain Method,FDTD Method)模拟了光波在直角光子晶体波导中的传输。

摘要： 本文用平面波展开法讨论了二维声子晶体在考虑out-of-plane传播时的能带特性。文章推导了在考虑out-of-plane传播时二维声子晶体平面波展开法的特征方程，证明了这一情况下，in-plane传播的两种振动模式耦合为一，并给出了相关的能带变化结果。

摘要： 本文主要采用平面波展开法和谐频响应法对声子晶体中的负折射聚焦进行研究，提出了判定负折射聚焦发生的条件，并成功模拟出明显的声聚焦效果。负折射声聚焦可应用于医学超声治疗等领域。

摘要： 本文首先介绍了双芯全固光子带隙光纤环形腔多波长激光器的基本光路结构和选频原理；然后应用平面波展开法和全矢量有限单元分析方法数值模拟出双芯全固光子带隙光纤的有效折射率n(eff)与波长的关系，进而计算出双芯全固光子带隙光纤的耦合长度与波长的关系，再根据双芯全固光子带隙光纤的长度和掺铒光纤的增益谱线，得出在1530nm波段理论上应有稳定的激光输出;最后做了实验研究，在1530nm附近得到了多波长输出。实验结果和理论计算结果吻合的较好。

摘要： 2006年，Chen等人通过理论计算和数值模拟证明了一维兰姆波声子晶体中存在禁带。由于兰姆波器件在声学滤波和声学换能领域都存在极大的应用价值，故声波在兰姆波声子晶体内的传播特性日益受到关注。本文主要讨论了用平面波展开法研究兰姆波声子晶体时普遍存在的计算资源耗费大的问题，引入了逐步逼近的平面波展开法，大大提高了算法的效率和可靠性，并用此方法研究了两种结构参数(填充率和板厚与晶格常数的比值)对禁带的影响。

摘要： 本发明公开了一种基于反透视平面变换的超声平面波成像方法，包括以下步骤：(1)采集数据；(2)数据预处理：利用平面变换，先将原成像平面上的成像点变换为新平面上的成像点，并根据新平面上的成像点对延迟时间进行计算得到修正后的延迟时间，然后再根据修正后的延迟时间利用合成孔径聚焦技术对原成像平面上的成像点进行接收聚焦，得到原成像平面上各成像点的值；(3)数据后处理：依次进行包络检测、对数压缩和灰度映射，最终得到超声平面波成像图像。本发明通过对关键的延迟时间的计算方式进行改进，并与合成孔径聚焦技术相配合，与现有技术相比能够有效解决平面波成像质量不高的问题，有效提高超声平面波的成像分辨率。

摘要： 本发明公开了一种基于反透视平面变换的超声平面波成像方法，包括以下步骤：(1)采集数据；(2)数据预处理：利用平面变换，先将原成像平面上的成像点变换为新平面上的成像点，并根据新平面上的成像点对延迟时间进行计算得到修正后的延迟时间，然后再根据修正后的延迟时间利用合成孔径聚焦技术对原成像平面上的成像点进行接收聚焦，得到原成像平面上各成像点的值；(3)数据后处理：依次进行包络检测、对数压缩和灰度映射，最终得到超声平面波成像图像。本发明通过对关键的延迟时间的计算方式进行改进，并与合成孔径聚焦技术相配合，与现有技术相比能够有效解决平面波成像质量不高的问题，有效提高超声平面波的成像分辨率。

摘要： 本发明公开了一种三维平面波域地震数据多次波压制的方法，包括：从时空域地震数据中选取三维共炮点道集，经过两次三维Tau‑p变换、进行多次波压制处理，获取时间域平面波域的多次波数据；从时间域平面波域的多次波数据中抽取共检波点射线参数道集，分别交替进行两次反三维Tau‑p变换和反傅里叶变换，得到时空域的多次波地震数据；将时空域的多次波数组和时空域地震数据做自适应相减运算，得到三维平面波域地震数据多次波压制后的结果。本发明公开的三维平面波域地震数据多次波压制的方法，大大提高了地震勘探的精确度，对于提高地震处理水平和地震成像精度、丰富和发展地震资料处理理论有着重要的意义。

摘要： 本发明提供了一种基于超声超快复合平面波的脉搏波传导速度成像方法，包括：获取合成过后的解调超声数据，并对所述合成过后的解调超声数据进行反向血流滤波处理，得到第一处理超声信号；在所述第一处理超声信号中获得不同深度的坐标点轴向位移信息；接收输入信号，并针对所述输入信号进行信号处理，得到第二处理信号图像；将所述第二处理信号图像与所述不同深度的坐标点轴向位置信息进行复合，得到血管壁轴向速度‑时间的脉搏波影像。本发明提供了一种基于超声超快复合平面波的脉搏波传导速度成像方法，目的为解决聚焦扫描方法终帧频与图像质量之间取舍与计算准确度问题。

摘要： 本发明提供了一种局部平面波域弹性波成像方法及装置。所述方法包括：根据速度扰动公式得到弹性波的反射率；利用弹性波的反射率，根据Born近似理论，输入光滑的弹性波速度模型及弹性波反射率模型，计算弹性波高斯束Born正演的多波型局部平面波数据，将其作为反演观测数据；利用弹性波高斯束叠加的Born正演模拟，得到正演模拟局部平面波数据；在多波型局部平面波域构建目标函数，利用共轭梯度算法对目标函数进行迭代求解，将目标函数的极小值对应的解作为弹性波成像结果。本发明在最小二乘偏移框架下，迭代更新弹性波成像剖面，使成像振幅趋近于地层真实的反射率，达到保幅成像的目的，成像分辨率得到提高，串扰噪声得到压制。

摘要： 本发明提供了一种基于石墨烯超表面的平面波到球面波相控阵芯片，包括反射型超表面相控阵；所述反射型超表面相控阵包括M×M个周期性排列的石墨烯超表面单元；所述石墨烯超表面单元包括上表面呈圆形结构的石墨烯贴片和下方介质基板；圆形结构的石墨烯贴片与下方介质基板的几何中心在一条直线上。本发明利用了石墨烯超表面单元能够使入射波的电场发生0～360°全相位调控的特性，在50THz到60THz的频率范围内，实现了平面波转化为球面波的功能，具有宽频带、平面化、单层结构的优点。

摘要： 本发明公开了一种基于阵列天线的可加载红外源的毫米波准平面波生成器，包括平面阵列天线、红外馈孔和阵列天线馈电网络；其中平面阵列天线口面为矩形或圆形，阵列天线单元为矩形、圆形、椭圆或圆环微带贴片天线，通过同轴线馈电；红外馈孔为平面阵列天线口面中心处所开的圆孔，以透红外信号；阵列天线馈电网络为平面阵列天线提供幅度和相位可控的信号。工作时平面阵列天线通过馈电网络发射毫米波信号，红外馈孔透红外信号，在一定距离区域内实现良好的近场准平面波静区。利用遗传算法结合最小二乘法优化阵元的排列方式以及阵元的间距，以较少的阵元数目生成满足要求的近场准平面波。本发明具有成本低、重量轻、频带宽、毫米波与红外共轴等优点。

摘要： 本发明属于成像技术领域，公开了一种基于超声平面波扫描的分段式脉搏波成像方法，包括：对超声射频信号进行处理，获得各相邻帧间的血管壁各坐标点的相对位移信息；获得血管壁不同深度处各坐标点的连续时间‑位移信息；选取血管壁同一深度处各坐标点径向振动的基准特征点，并在血管壁位置处加窗，对每个窗内的脉搏波传播位移进行几何校正，依次将窗向后移动一个坐标实现对局部血管的分段式处理，直至完成整段血管的计算，将血管壁的局部脉搏波速度图和弹性模量图覆盖于超声图像。本发明有效解决了传统脉搏波成像技术中成像质量与成像帧率之间的矛盾；并对脉搏波在走形不规则的血管中的传播位移进行了几何校正，提高了脉搏波传播速度计算的准确性。

摘要： 本申请提供了一种平面波生成装置及平面波生成装置测试系统。该平面波生成装置包括屏蔽暗室、天线阵列组件和待测天线组件；天线阵列组件和待测天线组件位于屏蔽暗室内；天线阵列组件包括天线阵列和模拟移相器；天线阵列包括N个阵元，N为大于等于2的整数；模拟移相器包括L个移相器组，L为大于等于1的整数；N个阵元中的每个阵元与L个移相器组中对应的一个子移相器的馈电线路连接；L个移相器组中每个移相器组的任意两个子移相器对应的馈电线路的功率之差小于等于预设阈值。本申请采用模拟形式实现幅相控制电路，同时利用阵列稀疏化有效地减少了天线数量和馈电网路复杂度，在保证测试系统精度的同时有效降低成本，具有精度高、成本低的特点。

摘要： 本实用新型涉及天线测量技术领域，本实用新型公开了一种平面波生成装置及平面波生成装置测试系统。该平面波生成装置包括屏蔽暗室、天线阵列组件和待测天线组件；该天线阵列组件和该待测天线组件位于该屏蔽暗室内；天线阵列组件包括第一支撑板和位于所述第一支撑板上的天线阵列、天线罩集；所述天线阵列用于发射平面波，该天线阵列包括N个阵元，该N为大于等于2的整数，该天线罩集包括M个天线罩，该M为大于等于1且小于等于N的整数，该M个天线罩中的每个天线罩内置有一个该阵元。本发明提供的该一种平面波生成装置能够有效降低天线阵列的RCS，从而有效降低反射的电磁波对静区的干扰影响，提升静区的平面波合成质量，具有测试精度更高的优点。