時變磁冷電漿電磁波散射及傳輸特性研究

《時變磁冷電漿電磁波散射及傳輸特性研究》是依託江蘇大學，由楊利霞擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：時變磁冷電漿電磁波散射及傳輸特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊利霞
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

分析電漿參數（電漿頻率及碰撞頻率）隨時間和空間成線性或非線性變化（突變和緩變）情況下的冷磁電漿的電磁波散射及傳輸特性是目前國內外的前沿研究熱點之一.通過研究適用於分析時變磁電漿電磁波散射及傳輸特性的時域有限差分（FDTD）方法和適合截斷時變電漿這種色散介質的吸收邊界條件，進一步研究磁化與非磁化情況下時變電漿電磁散射特性分析。研究準確快速有效地在FDTD計算所得時域電磁波信號中提取波模的幅值與頻率的方法，並在此基礎上分析研究填充磁化時變冷電漿介質的金屬波導中電漿頻率漂移問題及各種時變電漿參數（電漿頻率和碰撞頻率）下電磁波的傳輸特性。並且將上述方法套用於分析典型目標和含時變電漿介質的實用目標的電磁散射和寬頻多極化特性。

結題摘要

本課題首先對分析磁化電漿電磁散射及傳輸特性的基於拉普拉斯變換原理的時域有限差分（CDLT-FDTD）方法進行詳細研究，該方法最大的優點是解決了本構方程中電流密度矢量的分量相互耦合而不易直接離散的困難，並與其他算法的對應結果進行比較，表明該方法的準確性和有效性。在此基礎上，將CDLT-FDTD算法推廣套用到一維和三維時變電漿的特性研究。已經完成的研究內容有推導時變磁電漿電磁波散射及傳輸特性的時域有限差分（FDTD）方法，研究填充磁化與非磁化突變或緩變電漿介質的金屬波導中電磁波頻率漂移問題及各種時變等離子參數（等離子頻率和碰撞頻率）下電磁波的傳輸特性，進一步研究磁化與非磁化情況下時變電漿電磁散射特性分析，研究準確快速有效地在FDTD 計算所得時域電磁波信號中提取波模的幅值與頻率的方法。並且將上述方法套用於分析典型目標和含時變電漿介質的實用目標的電磁散射和寬頻多極化特性，為等離子隱身與反隱身工程、時變電漿諧振器、時變電漿波導提供理論基礎。於此同時，本課題基於磁化電漿本構方程，提出了一種截斷各向異性色散介質的修正的M-UPML吸收邊界和一種新型的FDTD非分裂的NPML吸收邊界，適用於時變電漿時域散射時的吸收邊界條件，使其適合於截斷時變電漿介質。此外，本課題對磁化電漿和周期邊界條件的相關FDTD算法進行了研究，然後在此基礎上利用這些FDTD算法獲得垂直和斜入射情況下電漿光子晶體和空變電漿光子晶體的反射係數頻率圖，進而獲得光子帶隙特性隨各個參數的變化規律。另外也模擬了加入不同形狀及材料的金屬顆粒的薄膜太陽能電池結構，進而分析薄膜太陽能電池光吸收功率，為實際製作薄膜太陽能電池提供了理論指導。