高温超导薄膜微波非线性的全波分析研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士学位论文DOCTORALDISSERTATION（电子科技大学图标）论文题目高温超导薄膜微波非线性的全波分析研究学科专业物理电子学学号200610502002作者姓名邹雄飞指导教师罗正祥教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文高温超导薄膜微波非线性的全波分析研究（题名和副题名）邹雄飞（作者姓名）指导教师罗正祥教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业物理电子学提交论文日期2013.4.23论文答辩日期2013.6.10学位授予单位和

2、日期电子科技大学2013年6月29日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据RESEARCHONMICROWAVENONLINEARITYOFHIGH-TEMPERATURESUPERCONDUCTORTHINFILMBASEDONFULL-WAVEANALYSISADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:PhysicalelectronicsAuthor:ZouXiongfeiAdvisor:Prof.LuoZh

3、engXiangSchool:SchoolofOptoelectronicinformation万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘

4、，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要高温超导薄膜的微波非线性性能具有重要的意义，国内外已在实验及理论等方面展开了广泛的研究，并随着该研究的深入向实用化发展。尽管如此，目前对该非线性的精确分析尚无可靠解决方法，因此如何建立有效的分析手段已成为一个迫切需要解决的问题。本论文结合时域有限差分法（FiniteDifferenceTimeDomain，FDTD法）和Ginzburg

5、-Landau方程（GL方程）的有限差分求解方法，对高温超导微波非线性进行全波分析，仿真计算了不同传输功率下超导的非线性传输特性和电流密度分布，预测了一定线宽时的超导转变功率点。主要完成了以下工作：1.研究了适合于微带类型的FDTD算法，如色散吸收边界条件，非均匀网格剖分，以及导电良好材料里面场的差分形式以保证时间迭代上的稳定性，以便对高温超导进行电磁场仿真；2.提出了计算实正规矩阵若干特征值问题的神经网络计算办法，并且通过矩阵范数降低技术推广到了任意实矩阵的特征值问题，建立了一个求解实反对称矩阵模最大特征值及其特征向量的模的复神经网络模型，并给出和证明了复神经网络模型

6、的收敛性定理。这些算法可以被应用全波分析GL有限差分求解稳定性判断的问题研究中；3.研究了GL方程的有限差分数值解法，包括对GL方程的有限差分离散近似，两个GL方程的有限差分时边界条件的处理，GL方程离散后求解非线性方程组的Newton迭代法，以及内部和边界处场的插值算法；4.将FDTD法与GL方程结合，对超导薄膜传输线进行了全波仿真，分析了不同传输功率时电流密度的分布和变化情况，预估了一定线宽时低损耗超导态向高损耗态转变的功率点；5.设计实验，测试了超导共面波导传输线的功率非线性传输特性，验证了全波仿真对功率转变点的预估，测试表明预估值与测试值一致，表明了全波分析的有

7、效性。关键词：超导非线性，FDTD，GL方程，Newton迭代法，有限差分法，神经网络，实矩阵，特征值，特征向量I万方数据ABSTRACTABSTRACTMicrowavenonlinearperformanceofthehigh-temperaturesuperconductorthinfilmhasanimportantsignificance,andextensiveresearcheshavebeenconductedinexperimentalandtheoreticalaspectseitherathomeandabroad.