强激光与粒子束
2024, 36(2): 025017
强激光与粒子束
2024, 36(1): 013014
1 福州大学 先进制造学院,福建 晋江 362200
2 中国科学院半导体研究所,北京 100083
利用前后向有限差分算法，对锑化物带间级联激光器有源区结构InAs/GaSb/AlSb的电子态进行了理论计算与分析。研究了哈密顿量算符序、有效质量参数修正、内界面态对结构能态及波函数的影响。分析表明，导带有效质量参数取正值可以在两种算符序下有效抑制伪解产生，Burt-Foreman算符序下的跃迁能量更为合理。对于内界面采用缓变假设后，其跃迁能量计算值略高于陡变界面下的计算结果，二者的波函数在界面附近差异不明显。
带间级联激光器 8带包络函数模型 有限差分算法 算符序 界面 inter-band cascade lasers eight band envelope-function model finite difference method operator order interface
1 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工程大学先进船舶通信与信息技术工业和信息化部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
强度传输方程(TIE)是用于非干涉相位恢复的重要手段之一。传统方法受限于输入图像的形状或收敛速度,进而限制了TIE的普遍性和相位恢复效率。因此,提出了一种基于快速迭代有限差分法(FIFDM)的TIE相位恢复方法。该方法在基于有限差分法(FDM)的TIE求解方法的基础上,考虑迭代过程中各点的相关性并引入松弛因子来实现相位恢复。仿真和实验结果表明,与离散余弦变换(DCT)法、FDM相比,所提方法具有更快的恢复速度、更高的准确性和更强的抗噪性能。
测量 相位恢复 强度传输方程 有限差分法 快速迭代 光学学报
2021, 41(22): 2212004
1 南 京邮电大学电子与光学工程学院，南京 210023
2 南南京邮电大学贝尔英才学院，南京 210023
为了进一步提高光通信系统的传输容量，提出了一种基于光子晶体的 2波长×3模式混合复用／解复用器，该器件由 3个组合谐振腔、3个波长选择反射微腔、羊模波导、多模波导和雏形渐变搞合波导组成。采 用组合谐振腔和波长选择反射微腔的结构实现滤波，利用非对称平行波导的结构实现模式转换。应用时域有恨差分法进行了仿真分析，结果表明．该器件可以实现 1530 nm TE0模、1530 nm TE1模、1530 nm TE2模、 1550 nm TE0模、1550 nm TE1模和 1550 nm TE2模 6个信道的波分 模分复用和解复用，其插入损耗〈0.127 础B，信道串扰〈一15.19 础 B。
光子晶体 搞合模理论 时域有恨差分法 雏形渐变搞合波导 波分 模分混合复用／解复用器 photonic crystals coupled mode theory time-domain finite difference method tapered coupled waveguide wavelength-mode division hybrid multiplexer/demult
西北核技术研究院激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
数值模拟975 nm和1975 nm双波长泵浦3.5 μm Er∶ZBLAN光纤激光器。计算给出激光功率和粒子数密度随时间和位置的二维分布,计算结果与实验报道吻合较好。模拟双波长泵浦3.5 μm Er∶ZBLAN光纤激光器实现稳定连续激光振荡的整个过程,计算分析泵浦功率、1975 nm泵浦光重叠因子、输出镜反射率、离子间相互作用等参数对3.5 μm激光功率的影响,分析ESA2产生显著影响的条件。数值模拟对深入理解双波长泵浦3.5 μm Er∶ZBLAN光纤激光器的动力学过程和优化激光器设计有一定指导意义。
激光光学 中红外双波长泵浦 氟化物光纤 有限差分法 中国激光
2019, 46(10): 1001008
1 桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541004
2 广西信息科技实验中心, 广西 桂林 541004
3 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004
提出了一种内嵌矩形金属块纳米圆盘结构,利用该结构形成的法布里-珀罗腔来加强表面等离激元的耦合作用。该结构具有窄带宽高品质因子的滤波性能,可通过多腔耦合形成多通道波分复用器。采用时域有限差分方法讨论有无内嵌矩形金属块和金属块的横纵向宽度及耦合距离对强透射现象的影响,并根据其透射特性实现多通道波分复用器。研究发现,当圆盘谐振器内嵌矩形金属块后,滤波器具有较好的强透射现象,其半峰全宽显著降低,品质因子增加;通过耦合多个内嵌矩形金属块圆盘谐振器构建的等离子多通道波分复用器,可实现双通道及三通道解复用功能,各信道共振波长可通过谐振腔内嵌的金属块参数来调整,传输效率可达到70%,最小插入损耗为1.549 dB,平均工作范围为189 nm,且不存在相邻信道串扰。这说明该结构具有较好的解复用分频特性。
集成光学 波分复用器 时域有限差分方法 最小插入损耗 传输效率 圆盘谐振腔 光学学报
2018, 38(12): 1206006
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
2 中国移动通信集团江苏有限公司盐城分公司, 江苏 盐城 224000
3 南京邮电大学贝尔英才学院, 江苏 南京 210023
提出了一种新型、紧凑的光子晶体太赫兹(THz)偏振分束器,利用自准直效应实现横电(TE)模和横磁(TM)模的无衍射传输,利用禁带特性实现TE模和TM模的分离。基于平面波展开法和时域有限差分法对太赫兹偏振分束器的性质进行仿真建模分析,结果表明,该偏振分束器在2.9~3.01 THz频率范围内可实现偏振分离;频率为3 THz时,TE模的反射率和TM模的透射率均高于90%,TE模和TM模的消光比分别高达19.9 dB和26.24 dB。此外,与以往的光子晶体太赫兹偏振分束器相比,所提出的偏振分束器设计简单,更易于实现(无需引入缺陷),尺寸更微小(650 μm×650 μm),带宽更宽(2.9~3.01 THz)。
光学器件 太赫兹 偏振分束器 平面波展开法 时域有限差分法 光子晶体 自准直
1 陆军工程大学 电磁环境效应与光电工程国家级重点实验室, 南京 210007
2 北方信息控制研究院集团有限公司, 南京 211153
基于先导发展模型实现了海域上地闪先导2维数值放电模拟，完成了海域上地闪先导放电通道过程的图样采集。通过建立二维舰船模型，并根据相关标准对舰船模型进行避雷针的数量、高度、位置设定，对此模型进行雷电先导放电数值试验。经大量试验统计分析，舰船采用单根避雷针设计方案时，避雷针的高度较高，使得接闪概率明显增大，但在避雷针周围取得了较理想的防护效果；与单根设计方案相比，双根避雷针设计使得舰船整体结构高度降低，总的接闪次数有所减少，防护效果更佳。该评估方法可与长间隙放电试验和雷电观测互为补充，进一步完善了水面舰艇避雷系统防护评估检验技术，为舰艇的雷电防护提供理论基础。
舰艇 先导发展模型 避雷针 有限差分 warship leader progression model lightning rod finite difference method 强激光与粒子束
2018, 30(1): 013202
中国核动力研究设计院 核反应堆系统设计技术重点实验室, 成都 610041
三维多群中子扩散方程的精确、高效求解是核动力堆芯设计及燃料管理的基础。应用有限差分方法求解该方程具有简便、精确、成熟的优点; 然而,该方法的计算量和存储量均较大,极大地限制了它的计算规模和应用范围。本文基于大规模并行计算,研究三维多群中子扩散方程有限差分方法：采用中心有限差分格式离散中子扩散方程; 基于MPI并行编程模型,采用空间区域分解的方式实现大规模并行计算; 采用多群多区域耦合PGMRES算法进行并行加速。在集群服务器上开发了ParaFiDi程序,并采用IAEA3D,PHWR等多个基准题对该程序进行验证。数值结果表明,ParaFiDi程序具有较高的计算精度和计算效率。
三维多群中子扩散方程 有限差分方法 大规模并行计算 区域分解算法 多群多区域耦合PGMRES算法 3D multi-group neutron diffusion equation finite difference method large-scale parallel computation domain decomposition algorithm multi-group multi-domain coupled PGMRES algorithm 强激光与粒子束
2017, 29(8): 086001
