毕业设计（论文）-集成介质天线的光子微波接收.doc

本本 科科 生生 毕毕 业业 论论 文（设计）文（设计） 题目题目 集成介质天线的光子微波接收 姓名与学号姓名与学号 指导教师指导教师 年级与专业年级与专业 04 电子信息工程电子信息工程 所在学院所在学院 信息科学与工程学院信息科学与工程学院 第一章 引言- 3 - 1.1 背景- 3 - 1.2 已往的研究- 5 - 1.2.1 球状微腔内部的回音壁模式研究- 5 - 1.2.2 基于微腔的电光调制特性 -6- 1.2.3 介质谐振器天线- 7 - 1.3 最新的研究成果- 7 - 1.4 本文的主要内容- 8 - 第二章 集成介质天线的接收机设计 -10- 2.1 介质天线的结构设计- 10 - 2.2 谐振微腔的设计- 11 - 2.3 金属调制电极结构的设计12 2.4 接收机整体结构的设计13 第三章 介质天线的相关仿真研究14 3.1 关于介质谐振天线的本征模式14 3.2 观察调制效果的大小21 第四章 总结30 参考文献31 致谢32 摘要摘要 rof (radio over fiber)技术在现代无线通信系统中正日益表现出旺盛的生命 力，而结合了基于 wgm 谐振腔和介质天线技术的光子接收技术是该领域内的一个 重大成果，它完成了信号的接收与调制，顺利将信号耦合到光纤链路以备后续的 信号处理工作。本文首先深入掌握了在这个领域已经很成熟的介质天线、电光调 制、及铌酸锂谐振微腔等理论成果，并把整个设计方案合理地划分成三大主要部 分。 用 cst 电磁仿真软件完成整个接收机的设计，并察看谐振天线的本征振荡模 式、金属电极上的调制电场及改变各部分的结构与尺寸实现最佳的接收机性能。 我们设置了一系列的观测曲线，尤其是将实验结果作为考察调制效果的重要 依据，利用设计软件的强大的计算仿真功能，以图表和曲线等形式直观地展现出 来。在本文的最后，综合性能、成本、美观等因素给出了对应中心频率 f=3.5ghz 时集成介质天线的光子微波接收机方案。 关键词关键词：rof wgm 谐振腔 介质天线 cst 电光调制 - 2 - abstract rof (radio over fiber) is showing an exuberant vitality gradually in modern wireless communication system. the photonic reception technology which combines the wgm resonance-antrum and dielectric antenna technology is a significant achievement in this field. it has accomplished signal taking-over and modulation, smoothly coupling the signal to the fiber for the following work. this thesis goes deep into some mature achievement in this field such as the dielectric antenna, optical- electricity modulation, and resonance-antrum. the entire design plan is 3ibn ol divided rationally into three major parts. we uses cst software tool first to accomplish entire receiver design and observes the intrinsical mode of the dielectric antenna, the modulation electrical field on the metal and the receivers function which changes the structure and dimension of every part to achieve the best. we have interposed a series of observation curves, especially taking the experiment results as important references of modulation effect. we also make use of the powerful simulating function of the software and unfold it visually in the form of diagrams and curves. in the last part of the thesis, taking the function , cost and looks into consideration, we put forward a photonic microwave receiver plan with the central frequency of 3.5 ghz. keywords: rof wgm-resonance-antrum dielectric-antenna cst optical- electric modulation - 3 - 第一章第一章 引言引言 基于集成介质天线的光子微波接收机在 rof (radio over fiber)技术的无线通 信系统中扮演了核心角色，由于其体积小，结构简单，装拆方便，无电消耗等优 点在现代无线通信技术的发展中正焕发出越来越强的生命力。 1.1 背景背景 1.1.1 rof 技术的基本概念技术的基本概念 rof 技术就是指利用光纤代替大气作为一种传输媒质来传输信号(如:基带、 中频或射频信号)的一种传输技术。其系统框图如图 1-1 所示。图中示意出：多个 基站(bs)通过光纤与中心节点(co)相连接。光纤仅仅起传输作用，交换、控制和 信号的再生等都集中在中心节点。 图图 1.1 rofrof 的网络结构的网络结构 对于下行信号传输而言，首先在中心节点(co)处利用光器件和全光技术对信 号进行调制和光电变换，然后将变换后的光信号通过光纤传输到远端基站，最后 在远端基站通过光电探测和解调技术得到所要传送的信号，并通过天线发送出去。 对于上行信号传输而言，首先将天线接收到的信号进行光电转换和相应的频率下 变换，然后经过光纤传输到中心节点(c0)，最后通过光电检测和所需的频率下变 换得到基带信号。 - 4 - 本文中研究的是 rof 技术中的核心部分，也即基于集成介质天线的光子微 波接收机，其整体的框图如图 1-2 所示【1】： 图图 1.2 集成介质天线的光子微波接收机集成介质天线的光子微波接收机 图中的光电介质天线捕捉到来自于自由空间的射频信号，而内置的光纤链路 则可以有效地保证电子线路与空气接口的电隔离，进而保证整个系统的接收性能。 1.1.2 rof 技术的优点技术的优点【2】 l)低损耗：该技术采用光纤作为传输媒质来传输毫米波信号。且由于光纤具 有低损耗的特性，所以信号只需较小的传送功率就可以在光纤中传输较远的距离， 这样大大减少了整个系统的功率消耗，降低了整个系统的成本。 2)高带宽：光纤有很高的带宽，不考虑远距离传输损耗时， 850nm、310nm、155onm 这三个低损耗窗口的总带宽超过 50thz。 3)不受无线频率的干扰：由于微波信号是以光的形式通过光纤系统传播，所 以不受无线频率的干扰。 4)便于安装和维护：在 rof 系统中，昂贵复杂的设备都集中在中心站点，基 站结构设备都十分简单。 5)降低功率的消耗 6)操作更具灵活性 ：rof 分布式系统对信号的格式具有透明性，可以按照 - 5 - 需求传输各种调制格式的信号。 1.2 已往的研究已往的研究 1.2.1 球状微腔内部的回音壁模式研究球状微腔内部的回音壁模式研究 实现微波射频信号到光信号的转换的核心器件是一个高 q 值的碟状电光调制 器，该电光调制器采用高光电系数的铌酸锂材料制作而成，利用微波环状谐振器 的电场响应特性和微腔谐振的回音壁模式理论，使其达到同时谐振的目的，从而 实现微波的高分辨率转换【3】 。 回音壁模 whispering gallery mode 是电磁场在柱状或球状谐振腔中振荡形成 的模式场，因其 q 值高，模场区域集中等其他特性而受到重视，应用范围涵盖了 从基础物理到光通信的一个广阔领域。其中基于 wgm 谐振腔和微带天线技术的 光子接收技术是该领域内的一个重大成果。应用在实践中的球状谐振腔几何构造 如图 1-3 所示： 图图 1-3 圆盘状的铌酸锂微腔圆盘状的铌酸锂微腔 回音壁模式下的光波传播可以这样来理解：光波在微球的内表面上不断进行 全反射，从而被约束在球内并沿着球的大圆绕行，同时为了使绕行中光波不断叠 加得到增强，光波绕行一周后应满足一定的相位匹配条件。铌酸锂微腔是一种比 较好的微谐振腔，它利用光在不同折射率材料之间的曲面边界上的内全反射，使 符合某些模式方程的特定波长的光可以在微盘内绕着微盘循环传播，而不会从微 - 6 - 盘内出射到周围低折射率的介质中去，这些模式即为“回音壁模式” 。在这种情 况下，由于曲面边界能够很好地把光波限制在微盘内的增益区域中传播，而无太 多能量损失从而“回音壁模式”有着很高的 q 值。实践上曾有人在液态小球中得 到了 q=105 的回音壁模式5。 1.2.2 基于微腔的电光调制特性基于微腔的电光调制特性 当光载波经过棱镜耦合到腔内，可在腔体中激励起回音壁模式，并受到金属 电极的电场调制，如图 1-4 所示： 图图 1-4 光载波经棱镜耦合进入腔体光载波经棱镜耦合进入腔体 电光调制的原理是电光效应,是由外加电场引起媒质折射率的变化而产生的双 折射现象,电光效应最重要的是线性电光效应。 6谐振腔材料采用 ，它 3ibn ol 是一种各向异性的单轴晶体，在无外界电场时，电场矢量 e 沿 z 轴方向谐振的光 的折射率为，e 沿 x，y 轴方向谐振的光的折射率为。在外界电场作用下， enon 三个方向的主折射率将随着电场变化而发生改变，其中 x，y 方向的折射率为常 量，在外加 z 方向的电场的情况下，只需用到 z 方向的主折射率随电场变化 ze 的关系来分析光相位随射频电场的变化：即 。最 3 33 1 2 zzeennnre 终可以实现对载波的相位调制：如果入射光强为，外加电场为cos optin at e =，那么窄带调相时的出射光线为 electroe sin mmte ，coscossin optoutm atatt e 其中是折射率和电场强度的函数7。 - 7 - 1.2.3 介质谐振器天线介质谐振器天线 介质谐振器（dr）一般由低损耗(tan=以下)、高介电常数 (20100) 4 10 的材料做成，经常用于屏蔽微波电路中，如滤波器、振荡器等。在这些介质谐振 器中能得到很高的无载 q 值。假如介质谐振器放在自由空间中，则其最低阶模 （主模）的 q 值大大减小，因为其功率在空间中辐射了，因此可作为天线。,在 选择适当形状、介电常数以及馈电方式的情况下,介质谐振器可以作为天线来使用。 这里有必要区分介质谐振天线与金属空腔谐振器的区别：对于金属腔体谐振器,由 于理想电壁的存在,不向外辐射能量;而处于自由空间中的介质谐振器,当工作于辐 射模式时,可以向外辐射电磁波,因而可以作为天线单元来使用。我们的设计方案 中，介质谐振器作为接收天线来使用其原理与发射天线大致相同。明确了这样的 区别与联系后我们就可以在设计天线时对于边界条件的设置时有较清晰的理解和 把握，而这样的把握在仿真的过程中显然是非常的必要。 介质天线的特点如下：首先它是一种三维结构，其尺寸大小可以随设计方式 的改变而改变进而其谐振频率也可以相应地发生变化，这点给设计人员提供了较 大的便利性。其次介质天线的尺寸较小，尺寸因子为 1/，由于往往较大所 rr 以可以使得天线的尺寸较小。再次，天线的电场主要集中在介质天线的内部，受 外界的影响较小。最后，天线的激励方式简单，比如微带馈线是常用的形式，馈 源考虑简单而灵活易行。 1.3 最新的研究成果最新的研究成果 1.3.1 介质天线与电光调制器的集成介质天线与电光调制器的集成 现在已经投入实际应用的天线与电光调制器的集成装置如图 1-5 所示。 - 8 - 图图 1-5 集成介质天线的接收机装置集成介质天线的接收机装置 bridges 等人设计的天线耦合的电光调制器则是直接将调制器的金属电极改造 成了接收天线。这一点也可以运用到基于微腔的电光调制器上，充分利用调制器 的电极来实现信号的接收这一点对于减少尺寸有多么大的意义！ 在图 1-5 给出的实际模型中将电光调制器集成在介质天线内，以减小尺寸， 同时增加耦合效率。在这种方案中，我们取消了原来的介质基板，直接利用微波 介质谐振器充当介质基板的角色。此时微腔完全镶嵌在微波介质谐振 3ibn ol 腔中，而微腔上的金属电极则直接延伸到了介质谐振腔材料上。尽管耦合的效率 会有所下降，却获得了简单小巧的结构，方便集成携带。 1.3.2 金属电极结构的设计金属电极结构的设计 金属电极上谐振的场其场强沿线满足相应的分布，即电场强度是 的函 e ll 数。衡量调制效果的大小可以转化为考察值的大小,这应该包含两方面的 e l dl 内容：一方面需要的电场幅度值大，另一方面电场值的符号在整个积分区间保持 同向，满足这两点后整个积分结果就大。 1.4 本文的主要内容本文的主要内容 本文在了解光子微波接收的国内外发展动态和最新进展基础上重点综合研究 了介质天线及相关的电光调制效应的原理，给出以光子为载波的接收机方案，在 - 9 - 方案的设计中综合考虑了多种指标，应用了各种已有的较为成熟的理论结果，朝 性能优良、结构简单、成本低廉的方向努力。在实验的仿真中应用了 cst 软件强 大的空间电磁理论计算功能，给出了多种形式的结果。在认真研究这些实验结果 的基础之上改进设计指标，包括各部分的空间位置、各部分的尺寸、各部分的结 构等。比较各种结果，发现各参量间内在的联系对于加深电磁理论的认识，培养 自己的观察分析问题的能力大有裨益。尤其是整个实验进程中对微波器件的设计 和参数设置性能仿真都利用了 cst 软件。对于自己实验技能的提高和快速学习能 力的培养也有很大的意义。 - 10 - 第二章第二章 集成介质天线的接收机结构设计集成介质天线的接收机结构设计 在整个设计伊始，我们首先要定义好设计方案的单位 units 如下， dimensions：mm; frequency :ghz ;time:s。定义好背景材料及观察仿真的频率范 围。然后开始绘制各部分的结构图。我们把整个接收机分成三大部分，分别是介 质天线，谐振微腔，调制金属电极，下面开始他们的设计。 2.1 介质天线的结构设计介质天线的结构设计 天线的结构直接影响到其远端的辐射方向图及相应的接收性能。考虑到工程 实际及结构的方便性，文中采用的结构为圆柱形，这种形状的研究最多，而且设 计方便，其相关的品质因素及谐振频率等方面的研究有较成熟的理论基础可以采 用。选用圆柱天线的优点是加工简单且馈电形式多样,是研究和应用的主流。但也 有其固有的缺点尺寸较小，对加工工艺要求高。一旦成型就不容易调谐,材料介 电常数相对较高因此价格较为昂贵等。 介质材料选用 normal 其中的参数：，给该层定义名称381.0 dra。该部分圆柱结构的具体尺寸见下文的表 2.1a 所示，在表 2.1 中集中地标示 出各部分具体尺寸。 out radius : 11.25inner radius : 0 x center : 0y center : 0 z-min : -8z-max: 8 表表 2.1a 介质天线圆柱结构尺寸介质天线圆柱结构尺寸 文中介质天线的激励方式为自由空间中的电磁场激励，以此模拟来自空间中 的射频微波信号。plane wave 的具体参数设置及三维视图如图 2.1 所示： - 11 - 图图 2.1 采用自由空间电磁波激励采用自由空间电磁波激励 我们的目的正是希望介质天线的内部可以激励起稳定的场分布，而场分布中 特定点的幅值变化携带了信号相位的相应信息，以此顺利实现介质天线接收到微 波信号。 2.2 谐振微腔的设计谐振微腔的设计 文中采用的结构即为常见的圆盘状的结构，这种方案可以取得很高的谐振效 果，如前述的图 1-3。设计中为取得较好的效果，实际采用的结构中间部分是空 心的，这是经过试验中不断地改进得到的，对于半径的选取尤其是内半径经过了 参数的扫描定义了 parameters in-radius,然后参数扫描求解最佳效果的内半径数值： par sweep。当然这些是在其他尺寸保持不变的情况下而言的。介质材料选用 normal ，其他的参数为：，给该层定义名称 nsl（取铌酸锂中文231.0 拼音的前三字母） 。该部分圆柱结构的具体尺寸见下文的表 2.1b 所示，在表 2.1b 中集中地标示出了各部分具体尺寸。 u 12 表表 2.1b 铌酸锂微腔的尺寸铌酸锂微腔的尺寸 2.3 金属调制电极结构的设计金属调制电极结构的设计 文中采用的电极结构为圆环形，介质天线中的场耦合到电极上形成稳定的场 分布，这种场分布就包含了射频信号的相关相位信息，以此去调制沿着铌酸锂微 腔壁环形行进的光载波，调制信号再经棱镜耦合出谐振微腔，并进入到光纤链路 进而传至接收端。 金属电极的结构设计对于调制效果的影响很大，在多种研究文献中提到了调 制电极与介质天线的耦合及电极的结构问题，对于集成介质天线的光子微波接收 装备，保持形态上的美观，材料的节省，方便加工和改进也是必不可少的考虑因 素。文中采用的结构究其本质而言也是应用了微带谐振器的原理，如图 2-2 所示。 图图 2.2 微波微带线微波微带线 它是由介质基片一边的导体带和基片另一边的接地板所构成，导体带用印刷 技术敷在介质基片上，常用金、银、铜等良导体做成，接地板是铜板或者铝板。 当通入微波信号后，会在微带和接地板之间形成电场。构建环形微带谐振器以实 out radius : 11.25inner radius :in-radius x center : 0y center : 0 z-min : 8z-max: 12 u 13 现同时谐振，传送信号只需满足一定的相位叠加原则即可。 文中采用的方案即为完纯的金属电极以铌酸锂微腔为基片，以此去直接调制 微腔中环绕的光载波，利用了同时谐振的原理。选用的尺寸数据如表 2.1c 所示： out radius : 11.25inner radius : 9 x center : 0y center : 0 z-min : 12z-max: 12.3 表表 2.1c 金属调制电极的尺寸金属调制电极的尺寸 2.4 接收机整体结构的设计接收机整体结构的设计 综合 2.1-2.3 各章，我们得到了设计的初步模型如下图 2.3 所示： 图图 2.3 集成介质天线的微波光子接收机初步模型集成介质天线的微波光子接收机初步模型 为了顺利地展开后续的分析工作，我们还要定义一些常见的单位，定义仿真 时察看的相关变量并以此作为衡量设计性能的依据，为了最终查看在金属电极上 的场强分布，我定义了在电极上呈圆环分布的曲线，这些曲线的半径呈等差数列 排列，在下图中观察曲线以蓝色曲线标记。定义的过程中要先选定金属电极平面， 然后确定好与电极面对应的 local coordinate system 通过它在其上绘制出环形的曲 u 14 线。结构如图 2.4 所示： 图图 2.4 集成介质天线的接收机模型定义了观测曲线集成介质天线的接收机模型定义了观测曲线 第三章第三章 介质天线的相关仿真研究介质天线的相关仿真研究 3.1 关于介质谐振天线的本征模式关于介质谐振天线的本征模式 对于设计介质谐振天线，我们是想将它应用在实践中的，即对于各种尺寸的 天线能够迅速地求解其本征模的频率，对于模型中建构的方案发现它的主模式对 于实际应用而言是非常具有现实意义的。 按照文献 dielectric resonator antennasa review and general design relations for resonant frequency and bandwidth 给出的本征频率求解公式： 对于模： 11he 2 0 0 26.3240.270.360.02/2 2 2 a aa h a fk h 由此可得到 00 )/ 2 ( a ca fk 对于模： 01tm 1/2 1/2 0 2 2 23.38 2 a a k h u 15 由此可得到。可计算得到理论上的模本征频率，计 00 )/ 2 ( a ca fk 01tm 算算式如下： 1/2 1/2 0 2 2 0.63025286 11.25 3823.38 2 16 a k 0 f 83 0 )/ 2(0.63025286 3.0)(6.28 11.25)2.68 ( 10 10 a caghz k 但是实际仿真过程中得到的较为理想的谐振模式如图 3.1.a 和 3.1.b 所示： 图图 3.1.a 理想谐振模式剖面图（平行理想谐振模式剖面图（平行 yoz 平面切割）平面切割） 图图 3.1.b 理想谐振模式剖面图（平行理想谐振模式剖面图（平行 xoz 平面切割）平面切割） 该谐振模式的中心频率为=3.5ghz，如果在介质天线底部定义一条圆环 o f 状的观测路径，事实上这条观测曲线在介质天线的内部，并以此观察沿线的各种 场强量的分布，所得到的各条曲线如图 3.2 所示：（由于定义的曲线中心为在 x- u 16 center :0,y-center : 0,曲线的半径为 9.8mm 故其周长为 下29.861.57mmmm 面即标示出电场量沿曲线的分布，分为幅值、相位及实部、虚部等） 。 图图 3.2.a 沿线电场幅值分布沿线电场幅值分布 图图 3.2.b 沿线电场相位分布沿线电场相位分布 u 17 图图 3.2.c 沿线电场分量实部分布沿线电场分量实部分布 图图 3.2.d 沿线电场分量虚部分布沿线电场分量虚部分布 由图 3.2.a-3.2.d 可见在观测曲线上的电场量幅值较好的满足正弦分布，与文 u 18 献 all-dielectric photonic-assisted radio front-end technology 给出的结果基本上是符 合的7。 但在实验中，对于理论计算得到的谐振频率=2.68ghz 附近，介质 0 f 天线内部并未建立起稳定的模式场的振荡，在该频率处实际的场分布情况 如图 3.3 所示: 图图 3.3 理论计算频率处的电场分布示意理论计算频率处的电场分布示意 当用 eigen-mode solver 计算时见图 3.4， u 19 图图 3.4 用用 cst 计算本征模式计算本征模式 需要指出的一点就是在我个人的 pc 机上作该类的仿真时耗费了较长的时间， 以计算两个本征模式为例共计花 40 分钟。 解得的其中 mode2 本征模为图 3.5.a： u 20 图图 3.5.a 其中一个本征模式示意其中一个本征模式示意 计算得到的两种本征模式下的各场量沿线的分布情况如下图 3.5.b 图图 3.5.b 两个本征模式幅值对照两个本征模式幅值对照 u 21 在腔体内所激励起的并非理想的谐振模式，在天线的顶端底端的场量 并非峰值，而且铌酸锂晶体内部显示的场量相位相反，使调制效果大大受 到影响，甚至发生调制效果的相互抵消。该模式的中心频率为 2.47504ghz 与理论值也有较大的差异。 3.2 观察调制效果的大小观察调制效果的大小 前面已经提到过如何衡量调制效果：对于金属电极上的谐振场量的分布，我 们只需考察积分值，详细内容见 1.3.2 节的陈述。在设计的进程中，我 e l dl 们已经定义了金属电极平面上的三条观测曲线，这三条观测曲线的半径恰好成等 差数列排列，见表 3.1，且其中的曲线 1、3 均在电极的边缘处。 曲线名半径量 curve 1 11 mm curve 210 mm curve 39 mm 表表 3.1 三条观测曲线的半径三条观测曲线的半径 通过 evaluate fields on all curves 这一功能，我们得到在这些观测曲线 上的幅值信息如下 3.6.a-3.6.c 所示： u 22 图图 3.6.a 沿曲线一电场量幅值分布沿曲线一电场量幅值分布 图图 3.6.b 沿曲线二电场量幅值分布沿曲线二电场量幅值分布 u 23 图图 3.6.c 沿曲线三的电场量幅值分布沿曲线三的电场量幅值分布 由此可以观察到的一点就是在金属电极边缘处曲线 1、3 的电场量幅度值不 够稳定，这可以认为在边缘处建立的电磁场容易受多种因素的影响而不够稳定。 而相对应的在金属电极中心的曲线二上的电场分布比较稳定，在谐振微腔内行进 的光载波其轨迹实际上应该和观测曲线是一致的，那么我们可以通过计算幅值曲 线与观测圆周所围的面积来比较各条曲线的相应调制效果。对于 curve2 的观察线 路见图 3.7： u 24 图图 3.7 沿曲线二的观察线路沿曲线二的观察线路 在对应频率 3.5ghz 处，电场量的实部和虚部值分别如下图 3.8.a-3.8.b 所示： u 25 图图 3.8a 沿曲线二的电场量实部分布沿曲线二的电场量实部分布 图图 3.8.b 沿曲线二的电场量虚部分部沿曲线二的电场量虚部分部 u 26 结合图 3.8.a-3.8.b 可见电场沿线未出现负值，说明在整个调制过程中都是正 向调制，未发生调制效果的相互抵消，这是我们愿意看到的结果。 3.3 观察尺寸变化的影响观察尺寸变化的影响 各部分的尺寸变化对于模式场的建立，对于谐振场的建立均有显著的影响， 在这里我们先假定介质天线的尺寸保持不变，这点是很重要的。考察铌酸锂微腔 的尺寸和金属电极的尺寸变化对接收机效果的影响，接收机效果包括介质天线内 部的场强模式、金属电极上的场分布，中心频率，品质因素等量。 3.3.1 铌酸锂内半径的影响铌酸锂内半径的影响 这里先保持外半径不变，由于设计方案中外半径和介质天线的外径是一样的， 从而可以减少计算的复杂量。 内半径 5.9mm 时的振荡模式图前面已经述及。 内半径数值为 in-radius=6.6mm 时，介质天线内部的场振荡模式如下图 3.9： 图图 3.9 内半径内半径 6.6mm 时的谐振模式时的谐振模式 在 inradius=9mm 时的谐振模式中，介质天线的底部电场量不够理想数值很 u 27 小，说明铌酸锂晶体的内半径对介质天线的内部谐振场强的建立有较大的影响， 具体结果可以归纳为：随着内半径的增加谐振模式的建立就越可靠，但是这与铌 酸锂晶体微腔的尺寸是一对矛盾。 3.3.2 金属电极内半径的影响金属电极内半径的影响 金属电极的半径对于调制的结果有较大影响。在中心频率 f=3.5ghz 处，得 到的金属电极上的电场量分布如图 3.10： 图图 3.10 金属电极上的谐振电场金属电极上的谐振电场 此时电极的内半径为 9mm,外半径为 11.25mm,电极上的电场量较好地满足正 弦情况分布，且幅值对称情况很好。将电极的内半径减小到 7mm，得到的电场量 分布情况如下图 3.11： u 28 图图 3.11 金属电极上的谐振电场对应内径金属电极上的谐振电场对应内径 7mm 在仿真过程中的各个频率点设置 voltage monitor ,可得到观测曲线上的电压信 息如下图 3.12.a-3.12.b 所示: 图图 3.12.a 金属电极上的谐振电场幅值金属电极上的谐振电场幅值 u 29 图图 3.12.b 金属电极上的谐振电场相位金属电极上的谐振电场相位 u 30 第四章第四章 总结总结 u 31 参考文献参考文献 1a.yarivandp.yeh，opticalwa 5incyrstals:propagationnad control of laser radiation，hn wiley&sons，ine.1984. 2brent e.little，j.p.laine，henan a.haus，analytie theory of coupling from tpaered 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