HFSS谐振腔体分析
HFSS电磁仿真设计实验报告
仿真项目： HFSS谐振腔体分析实例
专业班级： 2015级电子信息工程1班
姓名：倪国旭
学号： 201509120124
仿真项目：HFSS谐振腔体分析实例一、建模：
如图所示模型参数为：
Cavity:
Center Position: 0mm , 0mm , 0mm; Axis: Z; Radius: 15mm; Height: 15mm DieRes:
Position: 0mm ,0mm , 0mm; XSize: z, YSize: 5mm, ZSize: Height
二、仿真结果：
三、对模型的改变及结果:
改变：设置Substrate的材料为：copper。
结果：材料的改变使得S11的出现两个谐振频率。
四、实验心得：
1，学习了HFSS本征模求解器的使用
2，掌握了使用本征模求解器进行谐振腔问题的分析设计流程，以及学习到模式数的概念和在分析多个模式时如何查看各个模式的谐振频率、品质因数和场的分布。让我更加具体的了解谐振腔体的本质。
矩形谐振腔电磁场的FDTD分析和Matlab仿真
矩形谐振腔电磁场的FDTD分析和Matlab仿真 摘要：目前，电磁场的时域计算方法越来越引人注目。这种方法已经广泛应用到各种电磁问题的分析之中。而将Matlab作为一种仿真工具，用于时域有限差分法，可以简化编程，使研究者重心放在FDTD本身上，而不必在编程上花费过多的时间。本课题通过用FDTD方法计算矩形谐振腔电磁场分布，并用Matlab 进行仿真。 关键词：时域有限差分法，Matlab仿真，矩形谐振腔 1.引言 时域有限差分法（Finite-Dfference Time-Domain Method）是求解电磁问题的一种数值技术，是在1966年由K.S.Yee第一次提出的。FDTD法直接将有限差分式代替麦克斯韦时域场旋度方程中的微分式，得到关于场分量的有限差分式，用具有相同电参量的空间网格去模拟被研究体，选取合适的场始值和计算空间的边界条件，可以得到包括时间变量的麦克斯韦方程的四维数值解，通过傅里叶变换可求得三维空间的频域解。时域有限差分法突出的优点是所需的存储量及计算时间与N成正比，使得很多复杂的电磁场计算问题成为可能，用时域有限差分法容易模拟各种复杂的结构，使得用其他方法不能解决的问题有了新的处理方法。 本文主要讨论如何用Matlab语言来编写FDTD的吸收边界条件以及编程时应注意的问题。 2时域有限差分法的基本理论 2.1 时域有限差分法的简介 1966年K.S.Yee首次提出了一种电磁场数值计算的新方法——时域有限差分（Finite-Dfference Time-Domain Method）方法。对电磁场E、H分量在时间和空间上采取交替抽样的离散方式，每一个E（或H）场分量四周有四个H（或E）场分量环绕，应用这种离散方式将含时间变量的麦克斯韦旋度方程转化为一组差分方程，并在时间轴上逐步推进地求解空间电磁场。Yee提出的这种抽样方式后来被称为Yee元胞。 FDTD方法是求解麦克斯韦方程的直接时域方法。在计算中将空间某一样本点的电场（或磁场）与周围格点的磁场（或电场）直接相关联，且介质参数已赋值给空间每一个元胞，因此这一方法可以处理复杂形状目标和非均匀介质物体的电磁散射、辐射等问题。同时FDTD的随时间推进可以方便地给出电磁场的时间演化过程，在计算机上以伪彩色方式显示，这种电磁场可视化结果清楚的显示了物理过程，便于分析和设计。 2.2 FDTD数值计算的优势 FDTD算法，其空间节点采用Yee元胞的方法，电场和磁场节点空间与时间上都采用交错抽样，因而使得麦克斯韦旋度方程离散后构成显示差分方程，相比较宇前面的波动方程求解，计算等到大大简化。由于FDTD采用吸收边界条件的
激光谐振腔的模式计算研究
激光谐振腔模式研究的MATLAB 实现 光信1001班 刘吉祥 U201013222 摘要：谐振腔内的模式计算是分析激光器输出光束质量的前提和基础。本文 在matlab 环境下，采用Fox_Li 数值迭代法计算了条形腔、矩形腔、圆形腔、倾 斜腔的自再现模的振幅分布和相位分布，并比较了腔形、菲涅尔数、初始光强分 布、倾斜扰动等因素对最终模式的影响，具有一定的实际应用价值。 1. 原理说明 设初始时刻在镜I 上有某一个场分布1u ，则当波在腔中经第一次渡越而到 达镜II 时，将在镜II 上形成一个新的场分布2u ，场2u 经第二次渡越后又将在 镜I 上形成一个新的场分布3u 。每次渡越时，波都将因为衍射损失一部分能量， 并引起能量分布变化，如此重复下去……由于衍射主要是发生在镜的边缘附近， 因此在传播过程中，镜边缘附近的场将衰落得更快，经多次衍射后所形成的场分 布，其边缘振幅往往都很小（与中心处比较），具有这种特征的场分布受衍射的 影响也将比较小。可以预期：在经过足够多次渡越之后，能形成这样一种稳态场： 分布不再受衍射的影响，在腔内往返一次后能够“再现”出发时的场分布，即实 现了模的“自再现”。 光学中的惠更斯—菲涅尔原理是从理论上分析衍射问题的基础，该原理的严 格数学表示是菲涅尔—基尔霍夫衍射积分。设已知空间任意曲面S 上光波场地振 幅和相位分布函数为),(y x u '',由它所要考察的空间任一点P 处场分布为),(y x u ， 二者之间有以下关系式： ??+=-S ik dS e y x u ik y x u ')cos 1()','(4),(θρπρ 式中，ρ为),(y x ''与),(y x 连线的长度，θ为S 面上点),(y x ''处的法线和上述连 线之间的夹角，s d '为S 面上的面积元，k 为波矢的模。 本文采用Fox —Li 数值迭代法实现了条形腔、矩形腔、圆形腔、倾斜腔的自 再现模的形成。 2. 实现方案 2.1条形腔 条形腔是一种理想模型，即一个方向有限长，而另一个方向上无限延伸的 腔形，故只在长度有限的那个方向上发生衍射现象，迭代公式为一维的菲涅尔— 基尔霍夫衍射积分：