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法拉第手征圆波导中旋磁性和手征性的复合效应

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电子科学学刊 1997年第1期19卷 90-96页

作者：尹文言冯茂岩西北工业大学电子工程系西安710072 南京河运学校南京210011

基于分离变量和Müller求根法,本文详细地分析了均匀和非均匀法拉第手征圆波导中混合模的传输特性;揭示了模分裂、对称和非互易性、后向波和衰减随不同本构参数的变化規律,而这不同于一般旋磁和互易手征波导情形。

关键词：法拉第手征介质圆波导色散非互易性后向波

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基于耦合线的无磁微带环形器设计

微波学报 2021年第S1期37卷 85-88页

作者：李诗蕴周春霞南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094

本文基于耦合线设计了一种无磁微带环形器。通过将静态谐振器和时空调制谐振器耦合,实现非互易传输和阻抗匹配的特性。利用理论公式和电路仿真研究了该环形器的导通带宽以及隔离带宽与中心频率以及耦合线的耦合度关系。通过仿真设计,环... 详细信息

本文基于耦合线设计了一种无磁微带环形器。通过将静态谐振器和时空调制谐振器耦合,实现非互易传输和阻抗匹配的特性。利用理论公式和电路仿真研究了该环形器的导通带宽以及隔离带宽与中心频率以及耦合线的耦合度关系。通过仿真设计,环形器的3 dB导通带宽为83 MHz(1011~1093 MHz),20dB隔离带宽为20 MHz(1045~1065 MHz)。

关键词：非互易性循环器无磁时空调制

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边导模隔离器的设计和研究

微波学报 2012年第S2期28卷 285-288页

作者：岳峰南京电子技术研究所南京210039

本文简要地介绍了边导模隔离器的基本工作原理。用Ansoft-HFSS软件,对三类边导模隔离器LS-型,CXKu-型和LSC-型进行了仿真设计,指出其边导模隔离器具有超宽带特性并对边导模隔离器的非互易特性及其工作机理亦作了详细的分析和研究。

关键词：边导模非互易性群延时

基于近零介电材料增强磁性体系的非互易透射古斯-汉欣位移

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基于近零介电材料增强磁性体系的非互易透射古斯-汉欣位移

作者：温广锋浙江师范大学

学位级别：硕士

近年来,随着光控技术和光通信系统的深入发展,人们越来越倾向于无接触式的、无损耗的光测量技术,使得对光子的操控需求更加迫切。而非互易性光学器件在集成光电路领域起着关键作用,一直是该领域的研究热点,并具有广阔的应用前景。本文... 详细信息

近年来,随着光控技术和光通信系统的深入发展,人们越来越倾向于无接触式的、无损耗的光测量技术,使得对光子的操控需求更加迫切。而非互易性光学器件在集成光电路领域起着关键作用,一直是该领域的研究热点,并具有广阔的应用前景。本文采用介电常数近零材料设计了磁性-介质-磁性依次夹层的三明治结构,通过调节等效折射率和外加偏置磁场可以对透射古斯-汉欣位移大小和方向进行调制。利用等效介质理论,可以计算磁性电磁超构材料的等效电磁参数,从而获得等效折射率。尤为特别的是,通过调节外加偏置磁场,可以实现等效折射率的灵活调制,这也是磁性电磁超构材料相对于普通介质体系的优越性。基于电磁波在旋磁材料中的传播特性,采用Artmann公式对古斯-汉欣位移进行数值计算,研究结果表明通过调制等效折射率和外加偏置磁场可以实现古斯-汉欣位移的非互易性调控,这为研究古斯-汉欣位移提供了新的自由度。第一章,主要概述了天然材料和电磁超构材料的概念和区别,并介绍了电磁超构材料的发展历程、奇特电磁特性和一些经典应用。然后,聚焦到电磁超构材料的重要分支,即介电常数近零材料的概念,介绍了该材料的多种设计方案和功能特性。最后,讲述了古斯-汉欣位移的研究进程,为接下来的研究工作奠定基础。第二章,详细推导了半无限体系和有限厚度薄膜体系中的反射和透射,并给出了体系的反射系数和透射系数的解析形式,进而通过Artmann公式计算出反射古斯-汉欣位移和透射古斯-汉欣位移的准确表达式。第三章,分别计算了半无限纯介质体系和半无限磁性-介质体系的反射古斯-汉欣位移和透射古斯-汉欣位移,并且解释了该体系无法观察到透射古斯-汉欣位移的原因。在半无限体系的基础上提出了有限厚度薄膜体系的三种典型结构,相比于半无限体系能够观察到透射古斯-汉欣位移,并且通过调整结构参数来分别研究增大这三种结构的透射古斯-汉欣位移大小和增强其非互易性的影响因素。第四章,我们回顾和总结了本文的研究工作和研究结果,并且在此基础上进行展望,指出了后续有待完善的研究内容以及未来需要进一步开展的研究方向。

关键词：介电常数近零材料古斯-汉欣位移等效介质理论非互易性

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基于FCL的微带环行器设计

基于FCL的微带环行器设计

作者：乔向平电子科技大学

学位级别：硕士

微波环行器作为一种重要的微波铁氧体器件广泛应用于无线收发系统中。本文基于微波在纵向磁化铁氧体耦合线(FCL)上传输的非互易特性,阐述了一种新颖的微波环行器—FCL 环行器的设计理论及方法。首先从法拉第旋转效应及耦合理论出发,分析... 详细信息

微波环行器作为一种重要的微波铁氧体器件广泛应用于无线收发系统中。本文基于微波在纵向磁化铁氧体耦合线(FCL)上传输的非互易特性,阐述了一种新颖的微波环行器—FCL 环行器的设计理论及方法。首先从法拉第旋转效应及耦合理论出发,分析了FCL 环行器的工作原理,奇偶模不同输入情况下的传播特性以及偏置磁场对环行方向的影响作用,推导出FCL 的散射参量矩阵。在理论分析的基础上,采用EDA 软件分别对组成FCL 三端口环行器的微带T 型结和FCL 部分进行优化设计及仿真:设计出一种具有宽带特性的T 型结和C波段(中心频率6.5GHz)的三端口微带FCL 环行器;并且探索FCL 在毫米波段的应用,即设计了应用高内场六角铁氧体作为基片的毫米波自偏置(self biased)环行器,仿真结果显示具有很好的宽带特性以及相对于传统结型器件,FCL 环行器对磁性材料的饱和磁化强度要求降低。制作了所设计的C 波段三端口微带FCL 环行器并用Agilent 8720 网络分析仪进行测试,得到与仿真值较为一致的实测值。实验结果显示在5.5-7GHz 范围内,器件的插入损耗小于4dB,反向隔离大于15dB,端口驻波小于1.5。研究测试了器件性能随偏置磁场的不同而变化的特点,证明了FCL 器件具有所需偏置磁场很小(本实验大约为8kA/m)的优点。

关键词：铁氧体耦合线非互易性微带环行器

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非线性介质中的非互易光力二阶边带

非线性介质中的非互易光力二阶边带

作者：张薇东北师范大学

学位级别：硕士

在过去的十几年中,腔光机械系统备受关注,无论是理论上还是实验中都取得了较大进展。由于腔光机械系统中光学模式与机械模式耦合的非线性特点,产生了光力诱导透明(Optomechanically Induced Transparency,OMIT)和高阶边带现象。其中,二... 详细信息

在过去的十几年中,腔光机械系统备受关注,无论是理论上还是实验中都取得了较大进展。由于腔光机械系统中光学模式与机械模式耦合的非线性特点,产生了光力诱导透明(Optomechanically Induced Transparency,OMIT)和高阶边带现象。其中,二阶和高阶边带在电荷测量的高灵敏度传感、声子数探测、弱力探测、磁力计、质量传感器和光学频梳制作等方面具有较大的应用潜力。但实际上系统中的二阶和高阶边带通常比探测光要弱得多,这给边带的检测及利用带来了许多困难,因此边带的增强和控制引起了人们的广泛关注。在光学微腔中,材料的非线性光学相互作用可以被其中循环的光场增强,如光学克尔效应、光学参量放大和光学混沌现象等。这种非线性过程蕴含了许多有趣的物理过程,并逐渐成为腔光力学的一个重要前沿领域。光腔内光学参量相互作用可以改变光腔对探测场的吸收响应,在量子信息处理、光子输运的操纵、非常规光子阻塞的产生以及强机械压缩等方面有广泛的应用。本文理论上研究了包含简并光学参量放大器(Optical Parametric Amplifier,OPA)的旋转谐振腔中二阶边带频率分量的产生,对比了由不同频率泵浦场驱动下OPA对二阶边带影响的差异。结果表明,在OPA存在的情况下,旋转谐振腔中二阶边带可以被明显增强并实现有效调控,同时由于光学Sagnac效应而保持非互易行为。我们发现二阶边带振幅及其相应的群延迟都敏感依赖于OPA的非线性增益、OPA泵浦场的相位、谐振腔的转速和驱动场的入射方向。此外,改变OPA的泵浦场频率可以调节二阶边带抑制窗口的线宽,也可以影响二阶边带透射率最大值的位置。最后,我们将二阶边带的研究扩展到由谐振子组成的非马尔可夫环境中。通过调节环境谱宽,可以控制旋转谐振腔中光力二阶边带从非马尔可夫区域到马尔可夫近似的转变。本文指出了使用混合非线性系统的优点,为进一步控制和增强非互易光学器件中的二阶边带提供了一种有效方法,并为量子精密测量、光通信和量子传感等方面的研究提供了可能的方向。

关键词：腔光力学非互易性光学参量放大器光力二阶边带群延迟

基于层结构人工介质的单方向电磁传输特性研究

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基于层结构人工介质的单方向电磁传输特性研究

作者：史倩仪东南大学

学位级别：硕士

人工介质是一种新型复合介质结构或材料。常见人工介质有超材料、光子晶体、人工等离激元结构等。这类材料的性质可以通过人工设计调节,从而具有自然材料所不具备的功能,产生了许多新奇的性质:异常折射、超透镜和电磁隐身等。这在通信... 详细信息

人工介质是一种新型复合介质结构或材料。常见人工介质有超材料、光子晶体、人工等离激元结构等。这类材料的性质可以通过人工设计调节,从而具有自然材料所不具备的功能,产生了许多新奇的性质:异常折射、超透镜和电磁隐身等。这在通信、成像和军事等领域有着广泛的应用。电磁单方向传输是指电磁波只沿特定的一个方向传输,在相反方向完全抑制传输,具有抗背向散射的特性。本论文基于多层结构的人工介质,研究了电磁单向传输的性质。本文首先利用可调控的磁性多层周期结构,研究了在太赫兹频段不对称塔姆态等离激元带来的光学非互易性质。通过调节结构表面层的厚度和背景介质材料,可以发现不同条件下,将会分别出现束缚型和辐射型塔姆态等离激元。表面为磁性层的半无限周期结构将支持沿表面单向传输的束缚型塔姆态等离激元。该非互易性直接来源于表面磁性层。若将层状结构表面层由磁性层换为介质层,背景介质换为金属材料,则可用平面波直接入射激发出非互易辐射型塔姆态等离激元,形成有限层状结构的单向隧穿。模型中表面模式不对称的色散关系、场分布和透射谱均证实了以上结论。这为设计性能可调、结构紧凑的光隔离器提供了可能。本文还设计了在太赫兹频段单方向电磁传输的层状波导结构,实现了真正的电磁波“彩虹停驻”效应,即不同频率的电磁波停驻在波导的不同位置。我们利用金属-均匀介质-磁光材料组成的三层平板波导,通过外加渐变磁场,观察到了“彩虹停驻”效应。并且在芯层介电常数渐变的单向波导中,通过调节外加均匀磁场的强度,可以灵活调控特定频率电磁波的停驻位置,实现了对电磁波停驻的动态调控。同时该模型能抑制背向散射,克服了前人锥形电磁停驻波导中正向和反向模式耦合的难点。该结构内传输的电磁波也具有鲁棒性,对波导中的障碍物不敏感。这种抗背向散射且具有动态调控功能的“彩虹停驻”波导将在太赫兹传感、信息存储等方面有重大应用前景。

关键词：非互易性单向传输磁表面等离激元太赫兹

基于内全反射机制在太赫兹波段的单向电磁波模式

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基于内全反射机制在太赫兹波段的单向电磁波模式

作者：徐杰南昌大学

学位级别：硕士

太赫兹(THz)波的单向传播及相关非互易功能器件,是太赫兹技术研究领域的最新热点之一。之前研究报道的电磁波单向模式都是表面波形式。我们的研究发现,在太赫兹频段,可以实现由内全反射(TIR)机制支持的单向电磁模式,即非表面波单向电磁... 详细信息

太赫兹(THz)波的单向传播及相关非互易功能器件,是太赫兹技术研究领域的最新热点之一。之前研究报道的电磁波单向模式都是表面波形式。我们的研究发现,在太赫兹频段,可以实现由内全反射(TIR)机制支持的单向电磁模式,即非表面波单向电磁模式。本文中考虑的波导系统是由金属、介质和半导体构成的三层结构,我们导出了该导波系统的色散关系的解析表达式。研究表明,当系统中介质层厚度小于某个临界值时,双向传播的高阶TIR模式会在半导体的禁带中消失,仅剩下单向传播的TIR基本模。我们给出了相关介质层临界厚度的解析表达式。通过数值仿真分析表明,单向TIR模式具有抗后向散射的性能;此外,相较于单向表面磁等离子体,单向TIR模式可以高效地匹配传统光学波导的基本模式。基于单向TIR模式,单向波导容易与传统光波导技术相兼容,这将有力推动太赫兹单向波导及相关非互易器件走向实际应用。

关键词：非互易性波导单向传播太赫兹

非线性光学系统中增强的光子阻塞以及非互易光子阻塞

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非线性光学系统中增强的光子阻塞以及非互易光子阻塞

作者：刘金松延边大学

学位级别：硕士

量子光学作为物理学的一个重要分支,提出至今已经吸引了大量研究者的广泛关注。在信息领域中,量子光学的量子特性有着独特功能,利用量子光学的压缩态和纠缠态等性质,在确保信息安全,提高运算速度,增大信息容量和提高检测精度等方面有望... 详细信息

量子光学作为物理学的一个重要分支,提出至今已经吸引了大量研究者的广泛关注。在信息领域中,量子光学的量子特性有着独特功能,利用量子光学的压缩态和纠缠态等性质,在确保信息安全,提高运算速度,增大信息容量和提高检测精度等方面有望突破经典极限。量子通信有三个核心技术,分别为单光子源技术、量子编码和传输技术、单光子检测技术。研究证明,量子通信中使用单光子源是绝对安全的,并且具有很高的效率。因此,理想的单光子源是量子通信的基础,其特点的研究具有重要的价值。单光子源的产生对光子在量子信息和量子通信中的应用至关重要,产生单光子源的重要机制是光子阻塞机制。通常光子阻塞分为两类,分别是传统光子阻塞和非传统光子阻塞。传统光子阻塞是基于能级的非简谐性,它通常需要大的耦合强度和较小的腔衰减速率来实现缀饰空间下能级劈裂的可分性。非传统光子阻塞的主要的物理机制是基于不同激发路径间的量子相消干涉,主要优势在于可以在弱耦合情况下实现光子阻塞效应。本文主要提出两个方案来探索光子阻塞效应。在单光子源研究中的主要挑战是如何在弱耦合情况下提高光子阻塞的效果。本文提出的第一个方案是通过在二阶非线性系统中引入光参量放大（OPA）来增强耦合强度以提高光子阻塞的方案。在该系统中,我们用两个振幅相同的激光器驱动两个腔体。此外,即使原始的非线性耦合很弱,也可以得到明显的光子阻塞。从解析的角度推导了稳态的光子阻塞的最佳条件。通过在稳态下对主方程进行数值求解,可以得到低频腔内的光子阻塞,这与最佳条件一致。与传统的弱耦合系统不同,该方案通过调节压缩参数,使得有效耦合强度可以显著地高于腔模的衰减速率。在适当的压缩参数条件下,可以明显的降低两个腔的二阶关联函数和交叉关联函数。结果表明,通过引入OPA并调整压缩参数,可以有效放大最初的弱耦合系数。这些结果对进一步研究光子统计特性具有一定的指导意义。非互易光学器件在实际的应用中是不可或缺的,非互易光学器件是指当入射光从不同的方向传输时具有不同的物理特性。本文提出的第二个方案是在一个具有自旋的回音壁腔中,通过利用自旋角速度调节菲索位移实现非互易光子阻塞。在该系统中考虑了由于驱动所带来的腔壁的弹性形变,理论上这样的腔光力学系统也属于非线性系统。通过对能级结构的分析得到了实现非互易光子阻塞的条件,并数值模拟了二阶关联函数,证明了解析求得的光子阻塞的非互易性。结果表明当腔具有固定逆时针自旋时,驱动右侧激光出现光子阻塞,驱动左侧激光没有光子阻塞现象产生,从而实现了非互易光子阻塞。该方案的研究使可调节的单向单光子源成为可能,这将在以后的量子信息安全方面发挥重要作用。

关键词：非线性单光子源光子阻塞非互易性