基于电磁超表面的准无衍射波束产生技术及其应用研究
发布时间：2021-07-28 15:57
现有的电磁波在空间中传播都会有衍射现象发生,只是不同条件下电磁波的衍射程度不同,衍射会导致电磁波在传播的过程中能量更加分散,能量密度减小,但是在理论上存在空间中传播不发生衍射的电磁波存在,也称为无衍射波束。理论上无衍射波束的种类很多,包括贝塞尔波束（Bessel beam,BB）、X波束、马丢波束（Mathieu beam,MB）等。本文主要研究对象为贝塞尔波束,从波动方程求解出一类理论解由于包含有贝塞尔函数也因此被称为贝塞尔波束。自1987年Duinin提出并实验验证贝塞尔波束的存在后其成为光学及电磁学领域的一个研究热点。从贝塞尔波束电场表达式可以得到理想的贝塞尔波束携有无穷大的能量,因此要产生一个理想的贝塞尔波束亦需要有一个空间尺寸无穷大的源,这在实际中是无法满足的,因此实际上我们只能用有限尺寸的辐射源产生一个在一段距离范围内不发生衍射的贝塞尔波束,这种波束也称为准无衍射波束。根据贝塞尔波束解的形式,可以将其分为两类:第一类为零阶贝塞尔波束;第二类为高阶贝塞尔波束。这两类波束由于其空间场分布的不同导致其有不同的应用需求。根据其不同的应用需求我们进行了具体的研究,本文具体的研究内容包...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
OAM波束的强度分布及相位波前；(a)l=0,(b)l=1,(c)l=-1的空间电场分布；(d)l=0,(e)l=1,(f)l=-1的空间相位分布
图1.2 OAM 波束的强度分布及相位波前； (a) l =0, (b) l =1, (c) l =-1 的空间电场分布；(d) l =(e) l=1, (f) l =-1 的空间相位分布1992 年，荷兰物理学家 L.Allen 研究发现在拉盖尔-高斯光束(Laguerre-GaussiG)的电场携有相位因子 exp( jl ),随后证明了该波束携有轨道角动量[20]。直到 2，瑞典物理学家 Bo Thidé等人将轨道角动量的概念引入到微波频段[21]，并用天元组成均匀圆环阵列仿真获得了具有拉盖尔-高斯波束特点的涡旋电磁波；而后团队做了对涡旋电磁波接收方法的研究，并取得了一定的研究成果[22]。目前利用角动量涡旋波通信的相关技术已经有很多相关的研究成果[21-25]。
第一章 绪论7图1.5 吴群教授团队产生的聚焦涡旋波与高阶 Bessel 涡旋波[28]从高阶贝塞尔无衍射波束的的电场表达式可以知道，高阶贝塞尔无衍射涡旋波也携有轨道角动量。既然普通涡旋电磁波在传播过程中有扩散效应，我们可以使用高阶贝塞尔无衍射波无衍射的特点代替普通涡旋电磁波进行通信，但现在对于高阶贝塞尔波束的研究还比较少，也还比较基础，现在基本对于高阶贝塞尔波束的研究集中在产生方法上[14, 29, 30]。只有产生出传播距离够远，效率够高，涡旋特性更好的高阶贝塞尔波束才能进行下一步的研究。1.2.3 无线能量传输技术(Wireless Power Transfer, WPT)1884 年，John Henry Poynting 证明了电磁波传播的过程也是电磁能量传播的过程[31]。NikolaTesla 作为第一个对无线能量传输技术有重大推动的研究者，1897 年
【参考文献】：
硕士论文
[1]携带轨道角动量涡旋电磁波天线及传输系统的研究[D]. 回晓楠.浙江大学 2015
本文编号：3308208
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
OAM波束的强度分布及相位波前；(a)l=0,(b)l=1,(c)l=-1的空间电场分布；(d)l=0,(e)l=1,(f)l=-1的空间相位分布
图1.2 OAM 波束的强度分布及相位波前； (a) l =0, (b) l =1, (c) l =-1 的空间电场分布；(d) l =(e) l=1, (f) l =-1 的空间相位分布1992 年，荷兰物理学家 L.Allen 研究发现在拉盖尔-高斯光束(Laguerre-GaussiG)的电场携有相位因子 exp( jl ),随后证明了该波束携有轨道角动量[20]。直到 2，瑞典物理学家 Bo Thidé等人将轨道角动量的概念引入到微波频段[21]，并用天元组成均匀圆环阵列仿真获得了具有拉盖尔-高斯波束特点的涡旋电磁波；而后团队做了对涡旋电磁波接收方法的研究，并取得了一定的研究成果[22]。目前利用角动量涡旋波通信的相关技术已经有很多相关的研究成果[21-25]。
第一章 绪论7图1.5 吴群教授团队产生的聚焦涡旋波与高阶 Bessel 涡旋波[28]从高阶贝塞尔无衍射波束的的电场表达式可以知道，高阶贝塞尔无衍射涡旋波也携有轨道角动量。既然普通涡旋电磁波在传播过程中有扩散效应，我们可以使用高阶贝塞尔无衍射波无衍射的特点代替普通涡旋电磁波进行通信，但现在对于高阶贝塞尔波束的研究还比较少，也还比较基础，现在基本对于高阶贝塞尔波束的研究集中在产生方法上[14, 29, 30]。只有产生出传播距离够远，效率够高，涡旋特性更好的高阶贝塞尔波束才能进行下一步的研究。1.2.3 无线能量传输技术(Wireless Power Transfer, WPT)1884 年，John Henry Poynting 证明了电磁波传播的过程也是电磁能量传播的过程[31]。NikolaTesla 作为第一个对无线能量传输技术有重大推动的研究者，1897 年
【参考文献】：
硕士论文
[1]携带轨道角动量涡旋电磁波天线及传输系统的研究[D]. 回晓楠.浙江大学 2015
本文编号：3308208
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