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叠加法巧析对称场
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作者 刘湘楠 卫延 +1 位作者 邵小桃 郑晶晶 《电气电子教学学报》 2024年第1期141-145,共5页
静态对称场是“电磁场与电磁波”课程中的基本模型,叠加法是“电磁场与电磁波”课程中解决问题的重要方法,它可以化抽象为具体,增强直观性。应用叠加原理来分析电磁场中常见的对称场,通过对场进行巧妙地叠加与抵消,进一步论证静电场以... 静态对称场是“电磁场与电磁波”课程中的基本模型,叠加法是“电磁场与电磁波”课程中解决问题的重要方法,它可以化抽象为具体,增强直观性。应用叠加原理来分析电磁场中常见的对称场,通过对场进行巧妙地叠加与抵消,进一步论证静电场以及恒定磁场的对称性,有利于强化人们对场对称性分布的理解。 展开更多
关键词 电磁场 叠加原理 对称场
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电磁场与电磁波演示实验设计的探索与实践
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作者 王子潇 卫延 邵小桃 《中国现代教育装备》 2023年第11期63-66,共4页
演示实验能够活跃课堂氛围,有助于学生更好地学习电磁场与电磁波的理论知识。但是不少专业的实验仪器成本高昂、不易携带,开展课堂演示实验难度较大。针对上述问题提出了三个电磁场与电磁波演示实验的设计方案,并对实验操作细节进行了... 演示实验能够活跃课堂氛围,有助于学生更好地学习电磁场与电磁波的理论知识。但是不少专业的实验仪器成本高昂、不易携带,开展课堂演示实验难度较大。针对上述问题提出了三个电磁场与电磁波演示实验的设计方案,并对实验操作细节进行了讨论。实验取材于生活中常见物件,实验开展门槛低,贴近生活,能够有效提升学生的学习兴趣。 展开更多
关键词 电磁场与电磁波 演示教学 实验设计
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光纤模式分析的伽辽金有限元模型 被引量:1
3
作者 卫延 常德远 +1 位作者 郑凯 简水生 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期924-930,共7页
提出了采用二阶吸收边界条件的全矢量平面伽辽金有限元模型,用于分析任意横截面形状和各向异性折射率分布的光纤的传导模式和泄漏模式,能精确求出各模式传输常量的实部和虚部以及模场分布,既不出现伪解,又不漏解.推导了各向异性介质全... 提出了采用二阶吸收边界条件的全矢量平面伽辽金有限元模型,用于分析任意横截面形状和各向异性折射率分布的光纤的传导模式和泄漏模式,能精确求出各模式传输常量的实部和虚部以及模场分布,既不出现伪解,又不漏解.推导了各向异性介质全矢量耦合波动方程及其变分形式,给出了基于结点的二阶三角形单元的离散公式和单元矩阵,成功的将二阶吸收边界条件加入外边界二次线性单元的离散公式.计算表明采用该模型分析光子晶体光纤模式有效折射率与采用多极方法和基于离散函数展开的有限差分法所得结果吻合很好,采用二阶吸收边界条件计算限制损耗比一阶吸收边界条件结果精确. 展开更多
关键词 光纤光学 模式分析 有限元法 二阶吸收边界条件
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改进的光纤布喇格光栅应变传感器理论模型
4
作者 卫延 王燕花 简水生 《北京交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期37-40,62,共5页
采用微扰法,从FBG受到应力产生应变以后模式场变化的角度,探讨了传输常数和有效折射率的变化,同时对FBG的应变灵敏度系数得出了更精确的结果.研究发现,在1 520 nm到1 610nm波长范围内,轴向应变灵敏度系数介于0.784 4到0.784 6之间,横向... 采用微扰法,从FBG受到应力产生应变以后模式场变化的角度,探讨了传输常数和有效折射率的变化,同时对FBG的应变灵敏度系数得出了更精确的结果.研究发现,在1 520 nm到1 610nm波长范围内,轴向应变灵敏度系数介于0.784 4到0.784 6之间,横向应变灵敏度系数介于0.706 5到0.706 7之间,波长漂移跟应变大小有很好的线性关系,波导效应引起的波长漂移是应变的二阶小量,数值很小,对于FBG受轴向应力的情形可以忽略.FBG中心波长漂移的应变灵敏度系数跟布喇格波长的应变灵敏度系数近似相等. 展开更多
关键词 光纤传感器 应变传感器 微扰法 光纤布拉格光栅(FBG)
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基于Matlab的点电荷镜像法电场的可视化 被引量:6
5
作者 卫延 邵小桃 郭勇 《电气电子教学学报》 2020年第2期77-80,共4页
点电荷的镜像法是“电磁场与电磁波”课程的重要内容。这部分的教学重点通常在于分析镜像法原理和寻找镜像电荷,但是缺乏对镜像电场空间分布的图形描绘。本文用Matlab软件对镜像电场进行仿真,绘制了点电荷镜像法中多种镜像电场的等位面... 点电荷的镜像法是“电磁场与电磁波”课程的重要内容。这部分的教学重点通常在于分析镜像法原理和寻找镜像电荷,但是缺乏对镜像电场空间分布的图形描绘。本文用Matlab软件对镜像电场进行仿真,绘制了点电荷镜像法中多种镜像电场的等位面和电力线细节图,对镜像电场进行了可视化。可视化有利于加深学生对镜像法原理、镜像电荷和镜像电场分布的理解。 展开更多
关键词 电磁场 可视化 MATLAB
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希尔伯特空间理论在电路课程中的应用 被引量:1
6
作者 卫延 赵文山 郭勇 《电气电子教学学报》 2020年第6期87-90,共4页
希尔伯特空间中的元素—向量,可以代表矢量、函数和相量,它们满足希尔伯特空间的共有性质。将函数和相量类比作矢量,可建立起函数空间和相量空间的几何直观性。基于希尔伯特空间理论,采用类比方法,电路课程中的重点、难点问题能得到清... 希尔伯特空间中的元素—向量,可以代表矢量、函数和相量,它们满足希尔伯特空间的共有性质。将函数和相量类比作矢量,可建立起函数空间和相量空间的几何直观性。基于希尔伯特空间理论,采用类比方法,电路课程中的重点、难点问题能得到清晰的数学解释。希尔伯特空间理论既能丰富教师教学手段,又能开拓学生视野,提高其数学能力。 展开更多
关键词 电路 希尔伯特空间 相量
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用COMSOL实现圆波导中电磁波的可视化 被引量:2
7
作者 卫延 郑晶晶 申艳 《电气电子教学学报》 2021年第1期99-102,共4页
为了直观描述金属圆波导中电磁场复杂的空间分布,本文用Comsol软件对金属圆波导中的TE 11模、TE 01模、和TM 01模的电磁场结构进行动态仿真。将电磁场中的抽象概念形象化、可视化,使学生看清电磁场分布的宏观概况和细节变化,开拓了视野... 为了直观描述金属圆波导中电磁场复杂的空间分布,本文用Comsol软件对金属圆波导中的TE 11模、TE 01模、和TM 01模的电磁场结构进行动态仿真。将电磁场中的抽象概念形象化、可视化,使学生看清电磁场分布的宏观概况和细节变化,开拓了视野,同时加深了学生对电磁波传播特性的理解。 展开更多
关键词 电磁场与电磁波 可视化 COMSOL
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用Matlab实现电磁波的可视化 被引量:4
8
作者 卫延 郑晶晶 《电气电子教学学报》 2020年第5期100-104,共5页
用图形和动画描述抽象电磁场分布和电磁波随时间演化情况,有利于学生理解电磁场课程中抽象的理论和公式。Matlab图形技术能用来描绘电磁波在各种媒质中的传播特性和极化特性,以及电磁波对媒质的入射、反射、透射以及全反射、全折射等性... 用图形和动画描述抽象电磁场分布和电磁波随时间演化情况,有利于学生理解电磁场课程中抽象的理论和公式。Matlab图形技术能用来描绘电磁波在各种媒质中的传播特性和极化特性,以及电磁波对媒质的入射、反射、透射以及全反射、全折射等性质,实现电磁波的可视化。可视化的图形和动画已应用于教材、课堂教学、研究型教学和网络教学,增强了教学效果。 展开更多
关键词 可视化 电磁场 电磁波 MATLAB
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“电磁场与电磁波”课程可视化方法研究 被引量:8
9
作者 卫延 《电气电子教学学报》 2021年第1期51-54,98,共5页
本文将“电磁场与电磁波”课程中的可视化问题进行了分类,指出了每类问题可视化的方法、应用软件与注意事项。电磁场是矢量场,矢量线(电力线和磁力线)图清晰、美观,不仅能反映电磁场的全局概况和场与源的关系,还能全面描述电磁场的性质... 本文将“电磁场与电磁波”课程中的可视化问题进行了分类,指出了每类问题可视化的方法、应用软件与注意事项。电磁场是矢量场,矢量线(电力线和磁力线)图清晰、美观,不仅能反映电磁场的全局概况和场与源的关系,还能全面描述电磁场的性质,但是难以绘制,本文根据实例详述了用Matlab绘制矢量线图的方法和技巧。 展开更多
关键词 电磁场 电磁波 可视化 MATLAB
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与傅里叶变换有关的线性空间和代数
10
作者 卫延 郑晶晶 +1 位作者 余晶晶 郭勇 《电气电子教学学报》 2021年第3期91-95,共5页
与三维欧氏空间一样,信号时域和频域都是希尔伯特空间。采用类比方法,将信号看作矢量,信号基函数看作基矢量,能建立时域空间和频域空间的几何直观性。可通过三维欧氏空间性质来直观理解时域空间和频域空间,而傅里叶系数本质上是信号在... 与三维欧氏空间一样,信号时域和频域都是希尔伯特空间。采用类比方法,将信号看作矢量,信号基函数看作基矢量,能建立时域空间和频域空间的几何直观性。可通过三维欧氏空间性质来直观理解时域空间和频域空间,而傅里叶系数本质上是信号在其基函数上的正交投影分量。信号的时域空间和频域空间是环同构,同构映射是傅里叶变换。根据希尔伯特空间性质和环同构,还可得出傅里叶变换的一些性质。 展开更多
关键词 信号与系统 希尔伯特空间 抽象代数 傅里叶变换
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用Maltab实现恒定磁场的可视化
11
作者 卫延 邵小桃 +1 位作者 郑晶晶 郭勇 《电气电子教学学报》 2021年第3期96-99,共4页
Matlab可用来对抽象的恒定磁场进行可视化。磁力线图能清晰反映恒定磁场的空间走向、宏观概况和细节状态,具有清晰的物理意义及良好的可视化效果。本文以无限长载流直导线、无限长载流直导线的组合和载流细圆环为例,论述了用Matlab绘制... Matlab可用来对抽象的恒定磁场进行可视化。磁力线图能清晰反映恒定磁场的空间走向、宏观概况和细节状态,具有清晰的物理意义及良好的可视化效果。本文以无限长载流直导线、无限长载流直导线的组合和载流细圆环为例,论述了用Matlab绘制磁力线的原则、技巧和经验。 展开更多
关键词 恒定磁场 可视化 MATLAB
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用Matlab实现恒定电场的可视化
12
作者 卫延 胡治炜 +1 位作者 徐海林 黄郁盈 《电气电子教学学报》 2021年第6期120-124,共5页
用静电比拟方法将恒定电场问题转化为静电场问题后,可用Matlab求解并实现可视化。电力线图能反映场的宏观概况和细节分布,具有清晰的物理含义。Matlab绘制电力线图需要指定准确的起点,简单问题可通过分析对称性直接得到电力线的起点,对... 用静电比拟方法将恒定电场问题转化为静电场问题后,可用Matlab求解并实现可视化。电力线图能反映场的宏观概况和细节分布,具有清晰的物理含义。Matlab绘制电力线图需要指定准确的起点,简单问题可通过分析对称性直接得到电力线的起点,对称性差的问题要根据电场公式迭代计算确定电力线起点。数字图像处理技术可用来增强恒定电场的图形效果。可视化教学能为抽象电磁理论带来直观性,从而提升教学效果。 展开更多
关键词 恒定电场 可视化 MATLAB
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《电磁场与电磁波》数字化教材建设 被引量:7
13
作者 邵小桃 卫延 《电气电子教学学报》 2019年第3期155-158,共4页
本文从教材特色、支撑技术、彩图动画的制作、连接与测试等方面,介绍了《电磁场与电磁波》数字化教材——M+Book的构思与实现。融媒体教材首次引入动态链接,利用手机扫一扫图书上的相关图片,就能够观看彩图或动画,生动有趣,为国内首创。
关键词 电磁场与电磁波 数字化 教材
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Design and fabrication of Panda-type erbium-doped polarization-maintaining fibres 被引量:1
14
作者 郑凯 常德远 +7 位作者 傅永军 魏淮 卫延 延凤平 娄淑琴 宁提纲 简伟 简水生 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第2期478-484,共7页
To obtain the stable operation of erbium-doped fibre laser, the simple and ideal technology is adopted by use of the erbium doped polarization maintaining fibre (EDPMF). The design criteria of the Panda-type EDPMF a... To obtain the stable operation of erbium-doped fibre laser, the simple and ideal technology is adopted by use of the erbium doped polarization maintaining fibre (EDPMF). The design criteria of the Panda-type EDPMF are presented, which take into account the cutoff wavelength, mode field diameter, modal birefringence and background loss. Four groups of optimum structural paramcter combinations are determined in terms of the design criteria. Two kinds of the Panda-type EDPMFs are selected to be fabricated. The fabrication process and the parameter control of the Panda-type EDPMFs are presented in detail. Their refractive index profiles, birefringence and absorption spectra are experimentally investigated. The absorption coefficient of the EDPMF, whose core is co-doped with Bi, Ga, A1 and Ge, is about 57.9dB/m at 1.53μm. Co-doping Bi, Ga and A1 can greatly increase the erbium concentration in the silica-based fibre. The high birefringence is obtained for the Panda-type EDPMF. The group birefringence of the EDPMF, whose outer cladding diameter is 125 μm, is about 4.8 × 10%^-4. 展开更多
关键词 erbium-doped fibre polarization-maintaining fibre BIREFRINGENCE absorption coefficient
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光子晶体光纤的温度特性数值模拟 被引量:15
15
作者 卫延 常德远 +1 位作者 郑凯 简水生 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期945-951,共7页
提出了基于二阶透明边界条件(2nd TBC)的二维矢量伽辽金有限元法(FEM),并用其对任意横截面形状和折射率分布的光纤进行了模式分析。二阶透明边界条件与一阶透明边界条件(1st TBC)相比,提高了光纤模式限制损耗(CL)的精度,与多极法(MM)计... 提出了基于二阶透明边界条件(2nd TBC)的二维矢量伽辽金有限元法(FEM),并用其对任意横截面形状和折射率分布的光纤进行了模式分析。二阶透明边界条件与一阶透明边界条件(1st TBC)相比,提高了光纤模式限制损耗(CL)的精度,与多极法(MM)计算结果的相对误差在10%以内。对单模光子晶体光纤(PCF)温度特性进行了数值模拟,得出光子晶体光纤有效折射率neff,有效半径Reff和限制损耗随温度变化的近似公式,研究表明当折射率温度系数ξ在所研究的波长和温度范围内变化不剧烈时neff随温度升高线性增加,增加量与波长λ,光子晶体光纤空气孔直径d和孔距Λ无关;温度变化对光子晶体光纤色散特性无影响;Reff随温度升高线性减小,减小量与ξ,温度增量ΔT,Λ2,λ2成正比,与d成反比;限制损耗随温度升高线性减小,减少量与ξ,ΔT,限制损耗成正比,在大d/Λ,长波长处限制损耗随温度变化较快。 展开更多
关键词 光纤光学 光子晶体光纤 有限元法 二阶透明边界条件
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熊猫光纤制作的新方法和应力双折射的研究 被引量:1
16
作者 卫延 常德远 +3 位作者 郑凯 魏淮 傅永军 简水生 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1029-1032,共4页
提出了一种制作偏振保持光纤(PMF)的预制棒侧向开槽法,制作了波长1550nm处双折射为7.75×10-5的边孔光纤和双折射为5.345×10-4的单模熊猫光纤。用有限元法分析熊猫光纤应力分布表明,掺B应力施加区(SAP)的引入使得光纤横截面上... 提出了一种制作偏振保持光纤(PMF)的预制棒侧向开槽法,制作了波长1550nm处双折射为7.75×10-5的边孔光纤和双折射为5.345×10-4的单模熊猫光纤。用有限元法分析熊猫光纤应力分布表明,掺B应力施加区(SAP)的引入使得光纤横截面上出现了应力分量的拉应力区和压应力区;在纤芯以及其附近区域应力的x分量取正值,y分量取负值,造成了大应力差;SAP距离纤芯越近,双折射越大,距离一定时,对纤芯中心张角为90°时双折射最大。 展开更多
关键词 光纤光学 偏振保持光纤(PMF) 熊猫光纤 边孔光纤 应力双折射 有限元法
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圆芯边孔光纤的应力区和双折射 被引量:1
17
作者 卫延 常德远 +1 位作者 郑凯 简水生 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期243-248,共6页
报道了圆芯边孔光纤(CSF)中应力分布和双折射的研究结果。用有限元法建立了求解圆芯边孔光纤横截面应力和双折射的计算模型,分析了圆芯边孔光纤横截面应力和应力双折射的分布形态,给出了详尽的物理解释。计算结果表明圆芯边孔光纤的横... 报道了圆芯边孔光纤(CSF)中应力分布和双折射的研究结果。用有限元法建立了求解圆芯边孔光纤横截面应力和双折射的计算模型,分析了圆芯边孔光纤横截面应力和应力双折射的分布形态,给出了详尽的物理解释。计算结果表明圆芯边孔光纤的横截面上出现应力分量的拉应力区和压应力区,应力区在纤芯附近对称分布,且不同应力区中应力双折射取向不同。应力分量和应力双折射在圆芯边孔光纤横截面上积分为零。圆芯边孔光纤的几何双折射随波长增加而增大,短波长处几何双折射为零,模式双折射等于应力双折射,随着波长增加,模式双折射逐渐偏离纤芯中心处应力双折射而靠近几何双折射,到长波长处模式双折射主要是几何双折射。对于不同材料组成和结构尺寸的圆芯边孔光纤,模式双折射的数值在10-5量级,随波长增加模式双折射先减小后增加。 展开更多
关键词 光纤光学 圆芯边孔光纤 有限元法 模式双折射 应力双折射
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圆芯边孔光纤模式场分布和双折射的研究 被引量:1
18
作者 卫延 常德远 +1 位作者 郑凯 简水生 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期154-158,共5页
对圆芯边孔光纤双折射的研究结果进行报道。使用有限元方法建立了包括计算圆芯边孔光纤横截面应力分布、折射率分布和双折射的模型,计算了圆芯边孔光纤的模式场分布、几何双折射和应力致双折射。研究表明,圆芯边孔光纤的应力致双折射很... 对圆芯边孔光纤双折射的研究结果进行报道。使用有限元方法建立了包括计算圆芯边孔光纤横截面应力分布、折射率分布和双折射的模型,计算了圆芯边孔光纤的模式场分布、几何双折射和应力致双折射。研究表明,圆芯边孔光纤的应力致双折射很小,这是圆芯边孔光纤自身的特殊结构造成的。比较了几种不同边孔形状的光纤的双折射,提出了圆芯边孔光纤的优化结构。 展开更多
关键词 光纤光学 双折射 有限元法 边孔光纤
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基于光纤光栅辅助耦合的WDM下话路研究 被引量:8
19
作者 裴丽 赵瑞峰 +4 位作者 宁提纲 董小伟 卫延 祈春慧 阮乂 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期308-311,共4页
利用光纤光栅的反射特性和光纤耦合器的耦合特性,研究基于光纤光栅辅助耦合波分复用(WDM)下话路器。满足国际电信联盟(ITU-T)建议波长的WDM光信号从耦合器输入端口进入,其中与光栅中心反射波长一致的激光信号从耦合器的下话路端口输出,... 利用光纤光栅的反射特性和光纤耦合器的耦合特性,研究基于光纤光栅辅助耦合波分复用(WDM)下话路器。满足国际电信联盟(ITU-T)建议波长的WDM光信号从耦合器输入端口进入,其中与光栅中心反射波长一致的激光信号从耦合器的下话路端口输出,而其他波长的激光信号从耦合器输出端口输出,实现特定波长信号的下话路。选择中心波长分别为1554.248 nm,1555.859 nm,消光比为57 dB的两路光信号进行试验,光纤光栅的中心反射波长为1555.86 nm,实验结果表明,上述两路光信号分别从不对称光纤耦合器的输出端口和下话路端口输出,且在下话路端口输出光信号的消光比为48 dB。 展开更多
关键词 光纤通信 WDM下话路 光纤光栅 耦合器
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熊猫型保偏光纤中应力区失配对光纤性能影响的研究 被引量:6
20
作者 延凤平 卫延 +9 位作者 傅永军 魏淮 龚桃荣 王琳 李一凡 刘鹏 刘洋 陶沛琳 曲美霞 简水生 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期321-327,共7页
采用弹性力学理论和复变函数法导出了熊猫型保偏光纤应力双折射的近似解析表达式.利用有限元法数值分析了熊猫型保偏光纤的双折射特性,结果表明,与采用纤芯中心应力相比,采用芯区平均应力表示光纤的双折射较为精确,且结果与解析法导出... 采用弹性力学理论和复变函数法导出了熊猫型保偏光纤应力双折射的近似解析表达式.利用有限元法数值分析了熊猫型保偏光纤的双折射特性,结果表明,与采用纤芯中心应力相比,采用芯区平均应力表示光纤的双折射较为精确,且结果与解析法导出的芯区中心应力双折射计算结果相比误差小于0.18%.在此基础上进一步分析了应力区失配对熊猫型保偏光纤的双折射所产生的影响,并通过实验测试证明了分析结果的正确性. 展开更多
关键词 偏振保持光纤 应力区失配 双折射 拍长
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