基于能量视角的电磁模态分析
摘要：在计算物理学和数学物理学中，模态分析方法是重要的研究课题之一。本博士后总结报告的核心目的是：(1)揭示能量观点在电磁模态分析领域的核心位置；(2)展示如何基于能量观点对各种电磁结构进行模态分析。本报告的主要结论是：能量守恒定律统治着各种电磁结构的能量利用过程，其能源项维持着稳定的能量利用过程；一个电磁结构的整个模态空间由一系列能量解耦模态(DMs)构成，这些模态在任何积分周期内没有净能量交换；DMs可以通过正交能源算符有效地构造，而这个算符恰好是能源项的算符形式。具体来说：在经典电磁学中，能量守恒定律有五种不同的表现形式，即功率传输定理(PTT)、局部结构导向的功能定理(PS-WET)、整体结构导向的功能定理(ES-WET)、Poynting定理(PtT)和洛伦兹互易定理(LRT)；前四种形式中的能源项分别被形式化为输入功率算符(IPO)、局部结构导向的驱动功率算符(PS-DPO)、整体结构导向的驱动功率算符(ES-DPO)和Poynting通量算符(PtFO)；波口馈入的、集中口驱动的、外部入射场驱动的以及能量耗散/自振的电磁结构的DMs可以通过正交化IPO、PS-DPO、ES-DPO和PtFO来构造；LRT确保得到的DMs满足一些有用的Em-Hn正交关系，其中Em和Hn分别代表第m个DM的电场和第n个DM的磁场。
作者：Ren-Zun Lian
论文ID：2108.03432
分类：Classical Physics
分类简称：physics.class-ph
提交时间：2021-08-11