EM1.001​

麦克斯韦微分方程组

∇·D=ρ, ∇·B=0, ∇×E=-∂B/∂t, ∇×H=J+∂D/∂t

D-电通密度(C/m²), B-磁通密度(T), E-电场强度(V/m), H-磁场强度(A/m)

所有电磁现象的基本控制方程，集成电路电磁分析基础

EM1.002​

麦克斯韦积分方程组

∮S D·dS=Q, ∮S B·dS=0, ∮C E·dl=-dΦ_B/dt, ∮C H·dl=I+dΦ_D/dt

Q-电荷(C), Φ_B-磁通(Wb), I-电流(A), Φ_D-电通量

有限区域电磁分析，边界条件推导

EM1.003​

本构关系模型

D=εE=ε_0ε_rE, B=μH=μ_0μ_rH, J=σE

ε-介电常数(F/m), μ-磁导率(H/m), σ-电导率(S/m)

材料电磁特性描述，各向异性材料需用张量表示

EM1.004​

洛伦兹规范条件

∇·A+(1/c²)∂φ/∂t=0

A-磁矢势(Wb/m), φ-标量势(V), c-光速(m/s)

规范固定，简化势函数求解

EM1.005​

库仑规范条件

∇·A=0

无散度条件

静磁问题常用规范

EM1.006​

达朗贝尔方程

∇²A-(1/c²)∂²A/∂t²=-μJ, ∇²φ-(1/c²)∂²φ/∂t²=-ρ/ε

推迟势解

时变电磁场势函数方程

EM1.007​

亥姆霍兹方程

∇²ψ+k²ψ=0, k=ω√(με)

k-波数(1/m), ψ-场分量

时谐场简化，频域分析基础

EM1.008​

坡印廷定理

-∮S (E×H)·dS=∂/∂t∫V (1/2εE²+1/2μH²)dV+∫_V σE²dV

S-坡印廷矢量(W/m²)

电磁能量守恒，功率流分析

EM1.009​

洛伦兹互易定理

∫V (E_1·J_2-H_1·M_2)dV=∫V (E_2·J_1-H_2·M_1)dV

下标1,2对应两组源

天线互易性，网络参数对称性证明

EM1.010​

唯一性定理

给定边界上场或其法向导数，解唯一

边界条件类型

电磁问题解存在唯一性保证

EM1.011​

镜像原理

用镜像源满足边界条件

镜像源位置、强度

导体/介质平面附近场分析简化

EM1.012​

等效原理

用等效面电流/磁流代替实际源

J_s=n×H, M_s=-n×E

辐射、散射问题简化，面等效

EM1.013​

感应定理

散射场=总场-入射场

散射边界条件

散射问题分解

EM1.014​

巴俾涅原理

互补屏的场关系：E_1+E_2=E_0

互补结构

缝隙与金属片关系

EM1.015​

基尔霍夫近似

表面上场用入射场近似

高频近似

孔径衍射，物理光学基础

EM1.016​

静电场泊松方程

∇²φ=-ρ/ε

φ-电势(V)

直流、低频电场分析

EM1.017​

静电场拉普拉斯方程

∇²φ=0

无源区域

无电荷区域电势分布

EM1.018​

静电场格林函数

∇²G(r,r')=-δ(r-r')/ε

点源响应

积分方程法基础

EM1.019​

静电场多极展开

φ(r)=1/(4πε)[Q/r+p·r/r³+...]

Q-电荷(C), p-电偶极矩(C·m)

远场近似，天线矩量法

EM1.020​

静磁场矢量泊松方程

∇²A=-μJ

库仑规范下

静磁场分析

EM1.021​

静磁场标量磁位

H=-∇φ_m, ∇²φ_m=0(无电流区)

φ_m-磁标位(A)

无传导电流区域简化

EM1.022​

静磁场多极展开

A(r)=μ/(4π)[m×r/r³+...]

m-磁偶极矩(A·m²)

小电流环远场

EM1.023​

准静态近似

忽略位移电流∂D/∂t

频率足够低

集总参数电路分析范围

EM1.024​

电准静态

忽略∂B/∂t，保留∂D/∂t

电场变化为主

电容器、介电问题

EM1.025​

磁准静态

忽略∂D/∂t，保留∂B/∂t

磁场变化为主

电感、变压器分析

EM1.026​

时谐场复数表示

E(r,t)=Re[Ẽ(r)e^(jωt)]

Ẽ-复振幅，ω-角频率(rad/s)

频域分析基础，简化时间导数

EM1.027​

复介电常数

ε̂=ε'-jε''=ε_0(ε_r'-jε_r'')

ε'-储能，ε''-损耗

有耗介质频域描述

EM1.028​

复磁导率

μ̂=μ'-jμ''

μ'-储能，μ''-损耗

磁性材料频域描述

EM1.029​

损耗角正切

tanδ=ε''/ε'=σ/(ωε')

δ-损耗角(rad)

介质损耗表征

EM1.030​

复波数

k̂=ω√(μ̂ε̂)=β-jα

β-相位常数(rad/m), α-衰减常数(Np/m)

波传播特性

EM1.031​

本征阻抗

η̂=√(μ̂/ε̂)

波阻抗(Ω)

平面波场量比值

EM1.032​

趋肤深度

δ=1/α=√(2/(ωμσ))

场衰减到1/e的深度(m)

导体集肤效应

EM1.033​

表面电阻

R_s=1/(σδ)=√(ωμ/(2σ))

单位面积电阻(Ω/□)

导体高频损耗

EM1.034​

等离子体频率

ω_p=√(Ne²/(mε_0))

N-载流子密度(1/m³)

金属光学性质，等离子体振荡

EM1.035​

德拜色散模型

ε̂(ω)=ε∞+(ε_s-ε∞)/(1+jωτ)

τ-弛豫时间(s)

极性介质频散

EM1.036​

洛伦兹色散模型

ε̂(ω)=ε_∞+ω_p²/(ω_0²-ω²+jγω)

ω_0-共振频率(rad/s), γ-阻尼系数

共振型色散

EM1.037​

Drude模型

ε̂(ω)=1-ω_p²/(ω²+jγω)

γ-碰撞频率(1/s)

金属、等离子体色散

EM1.038​

科尔-科尔模型

ε̂(ω)=ε∞+(ε_s-ε∞)/(1+(jωτ)^{1-α})

α-分布参数(0<α<1)

非德拜弛豫

EM1.039​

哈维兰-内瓜尔特模型

ε̂(ω)=ε∞+(ε_s-ε∞)/(1+(jωτ)^β)^γ

β,γ-形状参数

复杂弛豫过程

EM1.040​

双德拜模型

ε̂(ω)=ε_∞+∑Δε_i/(1+jωτ_i)

多个弛豫时间

多重弛豫机制

EM1.041​

平面波方程

∇²E+k²E=0, 解：E=E_0e^(-jk·r)

k-波矢量

均匀介质中基本解

EM1.042​

均匀平面波

E(z)=E_0^+e^(-γz)+E_0^-e^(γz)

γ=α+jβ传播常数

一维传播基本解

EM1.043​

圆极化波

E(z)=E_0(ŷ±jx̂)e^(-jβz)

±对应左右旋

天线、极化波应用

EM1.044​

椭圆极化波

极化椭圆方程

轴比、倾角

一般极化状态

EM1.045​

极化分解

E=Re[(E_x x̂+E_y ŷ)e^(j(ωt-βz))]

琼斯矢量描述

极化状态分析

EM1.046​

斯托克斯参数

I=E_xE_x^+E_yE_y^, Q=E_xE_x^-E_yE_y^, U=2Re(E_xE_y^), V=2Im(E_xE_y^)

完全极化时I²=Q²+U²+V²

极化状态表征，部分极化波

EM1.047​

庞加莱球

球面上点表示完全极化状态

纬度-轴比，经度-倾角

极化状态几何表示

EM1.048​

波印廷矢量时平均

⟨S⟩=1/2 Re(E×H^*)

平均功率流密度(W/m²)

时谐场功率计算

EM1.049​

复数坡印廷定理

∇·(E×H^)=-jω(μH·H^-εE·E^)+σE·E^

复功率流散度

无功功率、储能分析

EM1.050​

良导体近似

σ

>>ωε

EM1.051​

良介质近似

σ

<<ωε

EM1.052​

波阻抗边界条件

n×E=Z_s (n×H×n)

Z_s-表面阻抗(Ω)

有损导体表面近似

EM1.053​

薄层阻抗边界条件

多层薄层的等效阻抗

适用于涂层表面

复杂表面处理

EM1.054​

过渡边界条件

薄层内场线性变化近似

厚度<<波长

薄介质层简化

EM1.055​

传输线波动方程

d²V/dz²-γ²V=0, d²I/dz²-γ²I=0

γ=√((R+jωL)(G+jωC))

一维传输线分析基础

EM1.056​

电报方程

-dV/dz=ZI, -dI/dz=YV

Z=R+jωL, Y=G+jωC

传输线基本方程

EM1.057​

传输线传播常数

γ=α+jβ=√(ZY)

α-衰减常数(Np/m), β-相位常数(rad/m)

波传播特性

EM1.058​

传输线特性阻抗

Z_0=√(Z/Y)

行波电压电流比(Ω)

匹配设计基础

EM1.059​

输入阻抗公式

Z_in(z)=Z_0[Z_L+Z_0 tanh(γl)]/[Z_0+Z_L tanh(γl)]

l-长度(m)

终端负载的输入阻抗

EM1.060​

反射系数

Γ=(Z_L-Z_0)/(Z_L+Z_0)

幅度

Γ

EM1.061​

驻波比

VSWR=(1+

Γ

)/(1-

EM1.062​

回波损耗

RL=-20log

Γ

dB

EM1.063​

插入损耗

IL=-20log

S_21

dB

EM1.064​

传输线阻抗变换

Z_in=Z_0(Z_L+jZ_0 tanβl)/(Z_0+jZ_L tanβl)

无耗线简化

阻抗匹配网络设计

EM1.065​

四分之一波长变换器

Z_0'=√(Z_0 Z_L)

l=λ/4

实阻抗匹配

EM1.066​

单枝节匹配

并联/串联枝节位置和长度计算

导纳圆图应用

单点匹配

EM1.067​

双枝节匹配

两个固定间距枝节匹配

可调范围受限

固定位置匹配

EM1.068​

多导体传输线方程

-dV/dz=ZI, -dI/dz=YV

Z,Y-单位长度阻抗/导纳矩阵

耦合线分析基础

EM1.069​

模态分析

解特征值问题：(Z'Y')V_n=γ_n²V_n

γ_n-模态传播常数

解耦多导体系统

EM1.070​

偶模-奇模分析

对称耦合线解耦为偶/奇模

Z_e=Z_11+Z_12, Z_o=Z_11-Z_12

对称耦合线简化

EM1.071​

频变RLGC模型

R(ω)=R_dc√(1+jω/ω_s), L(ω)=L_int+L_extK_p(ω)

ω_s-趋肤频率, K_p-邻近因子

宽带传输线模型

EM1.072​

微带线准静态模型

Z_0≈(87/√(ε_r+1.41))ln(5.98h/(0.8w+t))

w-线宽, h-介质厚度, t-导体厚度

低频近似，有效介电常数

EM1.073​

共面波导模型

椭圆函数计算Z_0和ε_eff

椭圆积分

单片微波集成电路

EM1.074​

带状线模型

保角变换计算特性参数

上下接地板

屏蔽传输线

EM1.075​

同轴线模型

Z_0=(60/√ε_r)ln(b/a)

a-内径, b-外径

TEM模精确解

EM1.076​

矩形波导模式

TE_mn/TM_mn模，截止频率f_c=(c/2√ε_r)√((m/a)^2+(n/b)^2)

a,b-波导宽高

微波频段传输

EM1.077​

圆波导模式

TE_mn/TM_mn模，贝塞尔函数根

圆柱坐标系

旋转对称系统

EM1.078​

介质波导模式

混合HE/EH模，超越方程求解

数值求解

集成光波导

EM1.079​

表面波模式

沿界面传播，场垂直于界面衰减

表面波常数

微带线，介质基片

EM1.080​

泄漏波模式

复传播常数，能量向外辐射

复数值

泄漏波天线，不连续性

EM1.081​

波导不连续性模型

模式匹配法求解

高次模激发

波导阶梯，膜片

EM1.082​

格林函数法

点源响应，积分方程解

自由空间格林函数G(r,r')=e^(-jk

r-r'

EM1.083​

镜像法格林函数

考虑边界影响的格林函数

镜像源叠加

半空间，分层介质

EM1.084​

分层介质格林函数

索末菲积分表示

汉克尔变换

平面分层结构

EM1.085​

并矢格林函数

张量形式Ḡ(r,r')

满足∇×∇×Ḡ-k²Ḡ=Īδ(r-r')

矢量场点源响应

EM1.086​

矩量法基本方程

积分方程L(f)=g，基函数展开f=∑a_n f_n

基函数f_n，权函数w_m

数值求解积分方程

EM1.087​

点匹配法

权函数取狄拉克函数

简单但不稳定

矩量法特殊形式

EM1.088​

伽辽金法

权函数=基函数

对称矩阵，稳定

常用矩量法

EM1.089​

全域基函数

如傅里叶基，多项式基

光滑函数

光滑结构

EM1.090​

分域基函数

如脉冲基，三角形基，屋顶基

分段常数/线性

任意形状结构

EM1.091​

RWG基函数

三角形对定义，散度有界

Rao-Wilton-Glisson

表面积分方程

EM1.092​

矩量法阻抗矩阵元素

Z_mn=⟨w_m, L(f_n)⟩

内积计算

系统矩阵填充

EM1.093​

有限元法变分形式

泛函F(φ)=1/2∫(ε

∇φ

²-ρφ)dV

EM1.094​

有限元弱形式

∫(∇w·ε∇φ-wρ)dV=0 ∀w

权函数w

伽辽金加权余量

EM1.095​

有限元基函数

节点基，边元基，面元基

拉格朗日，内德莱克

标量/矢量单元

EM1.096​

有限元刚度矩阵

K_ij=∫_Ω ∇N_i·ε∇N_j dΩ

单元刚度矩阵组装

系统矩阵

EM1.097​

有限元质量矩阵

M_ij=∫_Ω μN_i N_j dΩ

质量矩阵组装

时域问题

EM1.098​

有限元载荷向量

b_i=∫_Ω ρN_i dΩ+边界项

源项和边界项

右端向量

EM1.099​

矢量有限元

基函数保证切向连续，法向允许不连续

内德莱克元

电磁场求解

EM1.100​

有限元网格生成

德劳内三角化，推进前沿法

网格质量，尺寸函数

离散化

EM1.101​

有限差分时域法基本方程

∂E/∂t = (∇×H - σE)/ε, ∂H/∂t = -∇×E/μ，Yee网格离散

Δx, Δy, Δz-空间步长(m), Δt-时间步长(s), CFL条件：cΔt ≤ 1/√(1/Δx²+1/Δy²+1/Δz²)

宽带瞬态场求解，适合复杂介质、非线性材料。显式格式，内存需求O(N)，并行性好。

EM1.102​

Yee网格交错离散

E分量在边中心，H分量在面中心，满足∇·B=0和∇·D=ρ自然满足

网格步长与波长比Δ/λ ≤ 1/10~1/20，时间步长由CFL条件限定

保持旋度方程离散的散度为零特性，是FDTD核心创新。适合各向同性介质。

EM1.103​

中心差分格式

∂f/∂x│{i} ≈ (f{i+1/2} - f_{i-1/2})/Δx，二阶精度O(Δx²)

空间步长Δx，时间步长Δt，精度二阶

时间和空间均采用中心差分，保证二阶精度和数值色散特性。

EM1.104​

理想匹配层吸收边界

复坐标拉伸：∂/∂x̃ = (1/(1+σ_x/jω))∂/∂x，PML内波指数衰减

σ_x-电导率分布(S/m)，σ_m-磁阻率分布(Ω/m)，层数8-16层

最有效的吸收边界，反射系数可达-60dB以下。计算开销增加20-30%。

EM1.105​

分裂场PML

将场分量分裂，分别在不同方向衰减，如：E_x = E{xy} + E{xz}

多项式分布σ(x) = σ_max(x/d)^m，m=3-4

Berenger PML，各向异性介质中仍有效，但需分裂场，增加变量。

EM1.106​

单轴PML(UPML)

通过各向异性介质层实现：ε̄=εΛ, μ̄=μΛ, Λ=diag(s_y s_z/s_x, s_x s_z/s_y, s_x s_y/s_z)

s_i=1+σ_i/jωε_0，复数拉伸因子

不分裂场，实现简单，但需修改本构关系，内存需求较大。

EM1.107​

卷积PML(CPML)

递归卷积实现：ψ = (σ/(σ+αε_0))^{n} * E，更宽角度吸收

α-频移因子，κ-拉伸因子，σ_max, α, κ优化选择

改进的PML，对掠入射和倏逝波吸收更好，复杂介质中稳定。

EM1.108​

周期边界条件

相位差边界：E(x+P)=E(x)e^{-jβP}，用于周期结构如光子晶体

相位常数β=θ/P，θ-相位差(rad)，P-周期(m)

只需仿真一个单元，节省计算资源。用于频率选择表面、周期阵列。

EM1.109​

完美电/磁导体边界

PEC: n×E=0, PMC: n×H=0，理想边界

法向n，切向场为零

理想导体或磁壁，简化计算。PEC用于金属，PMC用于对称面。

EM1.110​

阻抗边界条件

n×E = Z_s (n×H×n)，有耗导体表面近似

Z_s = (1+j)/√(ωμ/(2σ))-表面阻抗(Ω)

避免模拟薄趋肤层，节省网格。适用于良导体高频近似。

EM1.111​

集总元件激励

电压源V_s(t)加在网格边，电流源I_s(t)加在网格环路上

源阻抗Z_s，内阻匹配

模拟实际源，如50Ω端口，用于S参数提取。可加电阻、电感、电容。

EM1.112​

平面波激励

总场-散射场分离，TF/SF边界入射平面波

入射角θ, φ，极化(水平/垂直)，波形(高斯, 调制高斯, 脉冲)

散射、辐射问题，如RCS计算。需注意TF/SF边界反射。

EM1.113​

近场-远场变换

时域场记录，傅里叶变换，表面等效原理：J_s=n×H, M_s=-n×E

变换面封闭目标，Kirchhoff表面积分

计算远场方向图、增益、RCS。需在时域记录六个场分量。

EM1.114​

亚网格技术

局部细网格，粗-细网格通过插值连接

细网格比(2:1,4:1)，插值阶数(线性,二次)

处理精细结构，如薄层、细线，避免全局细网格的内存爆炸。

EM1.115​

共形网格技术

修改PEC边界处电磁场更新系数，拟合曲面

面积填充因子，线积分因子

减小阶梯近似误差，提高曲面精度。对复杂几何实现复杂。

EM1.116​

各向异性介质FDTD

本构关系D=ε̄E, B=μ̄H，张量离散，需同时更新多个场分量

ε_xx, ε_xy,... μ_ij-张量元素

处理各向异性材料，如液晶、等离子体、磁化等离子体。

EM1.117​

色散介质FDTD

辅助微分方程法(ADE)：P(ω)=ε_0 χ(ω)E(ω)，变换到时域卷积

极点-留数对，递归卷积

处理Debye, Lorentz, Drude等色散模型。计算内存和计算量增加。

EM1.118​

递归卷积法

极化率χ(t)=∑p_m e^{-α_m t}U(t)，卷积递推计算

极点p_m，衰减系数α_m

高效计算色散介质，避免存储历史场。用于Debye, Lorentz模型。

EM1.119​

Z变换法

频域χ(ω)变换为Z域χ(z)，得到时域更新方程

变换系数，稳定性条件

另一种处理色散介质方法，适合数字滤波器实现。

EM1.120​

分段线性递归卷积

假设场在时间步内线性变化，提高精度

线性插值系数

比递归卷积精度高，尤其对宽频带或强色散介质。

EM1.121​

非线性介质FDTD

极化强度P=P_L+P_NL，非线性项如Kerr效应：P_NL=ε_0 χ^{(3)}E³

非线性系数χ^{(2)}, χ^{(3)}，迭代求解

光学非线性效应，如谐波产生，自聚焦。需迭代确保收敛。

EM1.122​

等离子体FDTD

Drude模型：dJ/dt+νJ=ε_0 ω_p² E，耦合麦克斯韦方程

ω_p-等离子频率(rad/s)，ν-碰撞频率(1/s)

模拟等离子体，如电离层，等离子体隐身，半导体载流子。

EM1.123​

磁化等离子体FDTD

外加静磁场B_0，介电张量非对角，J×B_0产生回旋运动

回旋频率ω_c=qB_0/m，张量元素复杂

各向异性等离子体，法拉第旋转，电离层传播，磁化材料。

EM1.124​

交替方向隐式FDTD(ADI-FDTD)

分裂时间步，每一步隐式求解三对角系统，无条件稳定

时间步长不受CFL限制，可大10-100倍

多尺度问题，细长结构。但数值色散误差较大，计算每步更耗时。

EM1.125​

Crank-Nicolson FDTD

时间平均离散，隐式格式，无条件稳定二阶精度

需解大型稀疏矩阵，内存需求大

比ADI精度高，但计算量更大。用于需要大时间步场合。

EM1.126​

局部一维FDTD(LOD-FDTD)

每步只在一维隐式，交替方向，无条件稳定

比ADI更简单，但精度稍低

适合规则结构，简化计算。

EM1.127​

伪谱时域法(PSTD)

空间导数用FFT计算，谱精度，时间用蛙跳差分

空间步长可接近奈奎斯特极限Δ≈λ/2

光滑介质中高效，但需均匀网格，对不连续敏感，有伪Gibbs振荡。

EM1.128​

多分辨率时域法(MRTD)

用小波基展开场，自适应多尺度

小波基(如Battle-Lemarié)，缩放函数

可局部细化，但实现复杂。适合多尺度问题。

EM1.129​

不连续伽辽金时域法(DGTD)

单元间用数值通量连接，允许场不连续，hp自适应

基函数阶数p，单元尺寸h

非常适合复杂几何、多尺度、多材料，并行性好，但内存大。

EM1.130​

时域有限元法(FETD)

空间有限元离散，时间差分(Newmark, leapfrog)

质量矩阵M，刚度矩阵K，阻尼矩阵C

适合复杂几何，可灵活p自适应，但需解线性系统。

EM1.131​

时域积分方程法(TDIE)

时域磁场积分方程：n×H^{inc}=n×H^{scat}，时间基函数展开

时间基函数(如laguerre多项式，shifted legendre)

只离散表面，降维，适合开域问题。但时间步进不稳定(迟滞位)。

EM1.132​

时域平面波算法(TDPW)

用平面波基函数展开电流，加速时域积分方程

平面波方向数，时域平面波

减少未知数，加速计算。适合电大尺寸目标瞬态散射。

EM1.133​

传输线矩阵法(TLM)

Huygens原理，用传输线网络模拟波动，散射与连接

节点导纳，散射矩阵S，连接矩阵C

适合复杂介质、并行计算。直观物理模型，但内存需求大。

EM1.134​

对称压缩节点TLM(SCN-TLM)

12个端口，对称处理所有场分量

导纳矩阵12×12

标准TLM节点，各向同性介质。

EM1.135​

杂交对称节点TLM(HSN-TLM)

18个端口，更好处理各向异性

更复杂散射矩阵

处理各向异性介质，如双各向异性材料。

EM1.136​

频域TLM(FDTLM)

频域格林函数，网络分析，解特征值问题

频域导纳矩阵

频域响应，如谐振频率，Q值。

EM1.137​

有限元法基本方程

加权余量法：∫_Ω w·(∇×(1/μ∇×E)-ω²εE)dV=0，矢量基函数

刚度矩阵K=∫(∇×N_i)·(1/μ∇×N_j)dV，质量矩阵M=∫εN_i·N_jdV

适合复杂几何，任意材料，自适应网格。但需解大型稀疏矩阵。

EM1.138​

矢量有限元(边元)

基函数定义在边上，保证切向连续，法向允许跳变

内德莱克(Nédélec)基函数，Whitney元

自然满足界面条件，无伪解。适合电磁场求解。一阶、二阶等。

EM1.139​

标量有限元(节点元)

基函数定义在节点，标量位或矢量分量

拉格朗日基函数

简单，但用于矢量场可能产生伪解。适合静场、波导模式。

EM1.140​

罚函数法

添加项γ∫(∇·εE)(∇·εw)dV，惩罚散度不为零

罚参数γ，通常大数(10^4~10^6)

抑制伪解，但可能使条件数变差。用于节点元求解矢量问题。

EM1.141​

伽辽金法

权函数w_i=基函数N_i，得到对称矩阵

刚度矩阵对称正定(可能)

最常用，稳定，精度高。但需计算更多积分。

EM1.142​

点匹配法

权函数=狄拉克函数δ(r-r_i)，在离散点满足方程

简单，但不稳定，矩阵可能病态

快速生成矩阵，但精度和稳定性一般，少用。

EM1.143​

矩量法基本方程

算子方程L(f)=g，基函数展开f=∑a_n f_n，测试得∑a_n⟨w_m, Lf_n⟩=⟨w_m,g⟩

阻抗矩阵Z_mn=⟨w_m, Lf_n⟩，激励向量V_m=⟨w_m,g⟩

适合开域问题，降维(表面积分)，但矩阵稠密。

EM1.144​

电场积分方程(EFIE)

n×[E^{inc}] = n×[jωA+∇φ]，A,φ由电流J_s表示

算子L_E：涉及∇(∇·)和k²项，低频不稳定

良导体开放结构，内谐振问题。

EM1.145​

磁场积分方程(MFIE)

n×H^{inc} = J_s/2 - n×∫J_s×∇G dS′

算子L_M：包含单位算子和积分算子

闭合导体，避免低频崩溃，但内谐振同样存在。

EM1.146​

组合场积分方程(CFIE)

α EFIE + (1-α) η MFIE，η=√(μ/ε)

组合参数α(0~1)，常用α=0.5

克服内谐振，矩阵条件数好。良导体散射标准方法。

EM1.147​

帕松积分方程(PIE)

∇²φ=-ρ/ε，用表面电荷σ表示

单层势，算子简单

静电场，电容提取。低频准静态近似。

EM1.148​

薄层近似

导体厚度<<趋肤深度，用面阻抗边界近似体积电流

表面阻抗Z_s，避免体网格

薄导体，如微带线金属层，节省未知数。

EM1.149​

体面积分方程(VSIE)

体积分处理介质，面积分处理导体，混合

体电流J_v，面电流J_s

介质体与金属面组合结构，如封装介质基板+金属布线。

EM1.150​

脉冲基点匹配

基函数=脉冲函数(分段常数)，测试=点匹配

简单，但精度低，不满足电流连续性

早期使用，现多用于教学。

EM1.151​

三角形屋顶基(Rooftop)

定义在相邻三角形对上，满足电流连续性

基函数沿边定义，散度有界

适合表面三角形网格，常用。

EM1.152​

RWG基函数

Rao-Wilton-Glisson基，定义在三角形对：f_n(r)=l_n/(2A_n^+) ρ_n^+ (r在T_n^+), =-l_n/(2A_n^-) ρ_n^- (r在T_n^-)

长度l_n，面积A_n^±，ρ_n^±位置向量

最常用面积分基函数，保证电流法向连续，适合EFIE。

EM1.153​

四边形基函数

定义在四边形网格，双线性插值

适合规则四边形网格

参数曲面建模，如NURBS曲面。

EM1.154​

高阶基函数

多项式阶数p>1，如勒让德多项式展开

高阶系数，每单元未知数增加

提高精度，减少未知数，但矩阵元素计算复杂。

EM1.155​

快速多极子法(FMM)

分组聚合-转移-解聚：Φ(r)=∑G(r,r_i)≈∑α_L G(r,c)β_L

多极子阶数L，截断误差

将矩量法复杂度从O(N²)降到O(N^1.5)，内存O(N)。

EM1.156​

多层快速多极子法(MLFMA)

分层分组，树形结构，逐层聚合转移解聚

层数，每层组数，多极子数随层变化

复杂度O(N log N)，可解电大尺寸问题(数百万未知数)。

EM1.157​

自适应交叉近似(ACA)

基于秩分解，低秩矩阵块压缩A≈UV^T

容许误差ε_ACA，秩r

代数方法，无需格林函数解析形式，适合复杂格林函数。

EM1.158​

快速傅里叶变换加速(FFT)

利用卷积定理，快速计算Toeplitz矩阵向量积

网格大小，补零

适合均匀网格，如IE-FFT，P-FFT。复杂度O(N log N)。

EM1.159​

特征基函数法(CBFM)

大块分组，构造块上的特征基函数，降阶

块大小，特征基函数数

大幅降阶，适合多尺度问题，如含精细结构的大目标。

EM1.160​

物理光学法(PO)

表面电流近似J_s≈2n×H_inc (照明区)，0(阴影区)

切平面近似，忽略绕射

高频近似，电大尺寸(>10λ)散射体，计算快，精度有限。

EM1.161​

增量长度绕射系数(ILDC)

修正PO电流，增量绕射系数dE_s ∝ f(θ,φ) dE_inc

绕射系数，边缘参数

提高边缘绕射精度，但仍为高频近似。

EM1.162​

几何光学(GO)

射线追踪，场强A(s)=A_0 √(ρ_1 ρ_2/((ρ_1+s)(ρ_2+s))) e^{-jks}

波前曲率半径ρ_1,ρ_2

直射、反射、折射。无限频率近似，阴影边界不连续。

EM1.163​

几何绕射理论(GTD)

补充绕射线，总场=GO场+绕射场，绕射系数D

绕射系数D(入射角，绕射角，边缘参数)

修正GO阴影边界不连续，但焦散区失效。

EM1.164​

一致性绕射理论(UTD)

改进GTD，引入过渡函数F(x)，场在所有区域连续

过渡函数F(x)=2j√(x)e^{jx}∫_{√x}^∞ e^{-jτ²}dτ

消除GTD不连续，焦散区仍近似。高频标准方法。

EM1.165​

物理绕射理论(PTD)

电流修正J_s=J_GO+J_f，J_f为边缘附加电流

非均匀电流，Fresnel积分

比PO更精确，尤其边缘绕射。计算量介于PO和全波之间。

EM1.166​

射线追踪混合法

GO/UTD计算主体，MoM/FEM计算精细部分

分区，耦合

电大尺寸含精细结构，如飞机上天线，汽车内饰。

EM1.167​

有限元-边界元混合(FE-BE)

内部有限元，外部边界元，界面耦合

耦合矩阵，界面连续性

开域问题，无限域。FE处理复杂介质，BE处理辐射边界。

EM1.168​

有限元-矩量法混合(FE-MoM)

金属部分MoM，介质部分FE，通过交界面上等效原理耦合

交界面上等效面电流/磁流

金属-介质复合结构，如微带天线+介质基板。

EM1.169​

时域-频域混合

宽带激励时域计算，频域后处理，或部分频域部分时域

傅里叶变换，激励带宽

宽带响应，非线性与线性部分混合。

EM1.170​

多尺度方法

不同区域不同网格尺寸/方法，如亚网格，区域分解

尺度比，界面信息传递

结构尺寸差异大，如芯片封装(纳米-厘米)。

EM1.171​

区域分解法(DDM)

分割为子域，分别求解，界面迭代协调

子域划分，界面条件(传输条件)

大规模并行，非重叠或重叠区域。

EM1.172​

非重叠区域分解

子域不重叠，界面用传输条件连接，如Robin条件

传输参数，迭代收敛因子

适合并行，但界面条件选取影响收敛速度。

EM1.173​

重叠区域分解(Schwarz)

子域重叠，交替迭代求解

重叠区大小，迭代格式(加性/乘性)

收敛性较好，但计算有冗余。

EM1.174​

有限元撕裂对接法(FETI)

引入拉格朗日乘子在界面强加连续性，对偶问题

拉格朗日乘子，对偶问题求解

强耦合，适合非匹配网格。收敛快，但需解对偶系统。

EM1.175​

模型降阶法(MOR)

投影到低维子空间：Ẑ=V^T Z V，维数r<<N

投影矩阵V，矩匹配点

参数化扫描，优化设计。如PRIMA, Krylov子空间法。

EM1.176​

渐进波形估计(AWE)

频响展开为泰勒级数H(s)=∑m_n (s-s_0)^n，匹配矩量

矩m_n，展开点s_0

窄带近似，高阶可能不稳定。

EM1.177​

帕德逼近

有理函数逼近H(s)=P(s)/Q(s)，系数由矩匹配确定

分子分母阶数，系数

比Taylor级数范围大，但可能产生虚假极点。

EM1.178​

PRIMA算法

基于块Arnoldi过程，生成正交投影矩阵V，保持无源性

正交基V，降阶系统被动性

无源保结构降阶，适合电路提取。

EM1.179​

平衡截断法

计算可控可观性格兰姆矩阵，截断小奇异值状态

Hankel奇异值，截断误差界

最优H∞近似，但计算格兰姆矩阵昂贵(O(N³))。

EM1.180​

本征模展开

基于谐振模展开H(ω)=∑(R_n/(jω-p_n))

极点p_n，留数R_n

谐振结构，如腔体滤波器。需计算本征模。

EM1.181​

人工神经网络代理模型

训练神经网络NN(参数) → S参数，替代仿真

网络结构，训练数据，损失函数

快速响应面，优化设计。需大量训练数据。

EM1.182​

高斯过程代理模型

假设响应为高斯过程，给出预测均值与方差

核函数，超参数

不确定性量化，主动学习。适合数据少场景。

EM1.183​

并行FDTD

区域分解，MPI通信边界场，每个进程计算子域

子域划分，通信开销

大规模计算，可扩展至上万核。通信是瓶颈。

EM1.184​

GPU加速FDTD

CUDA/OpenCL，每个线程计算一个场分量或一个网格

线程块大小，共享内存，寄存器

单机多GPU，速度提升10-100倍。适合规则网格。

EM1.185​

并行矩量法

矩阵填充并行，矩阵求解并行(迭代求解器)

矩阵分块，预条件子并行

稠密矩阵，通信量大。快速算法如MLFMA本身有并行性。

EM1.186​

多重网格法

多分辨率网格，光滑误差高频分量，粗网格修正低频

光滑迭代(如Gauss-Seidel)，插值/限制算子

高效求解椭圆型方程(如有限元泊松方程)，收敛与网格大小无关。

EM1.187​

不完全LU分解预条件(ILU)

A≈LU，L,U稀疏，丢弃小元素

填充层数，丢弃容差

通用预条件，加速Krylov迭代收敛。串行性好，并行性差。

EM1.188​

域分解预条件

子域局部预处理，全局协调

子域求解器，界面条件

自然并行，适合区域分解法。如加法Schwarz。

EM1.189​

自适应网格细化(AMR)

根据误差估计局部加细网格

误差指示器(梯度，后验误差)

提高计算效率，在需要处细化。FDTD中复杂，FEM中成熟。

EM1.190​

后验误差估计

估计解误差‖e‖≈η，基于残差或通量跳跃

误差指示器η_K per element K

指导自适应细化，保证计算精度可控。

EM1.191​

不连续伽辽金p自适应

根据误差调整单元阶数p，非均匀阶分布

误差指示器，升阶/降阶策略

指数收敛光滑解，复杂几何或奇点处h细化。

EM1.192​

网格生成-德劳内三角化

最大化最小角，避免狭长三角

点集，外接圆准则

高质量三角形网格生成，有限元基础。

EM1.193​

推进前沿法

从边界向内推进生成三角形，控制尺寸函数

尺寸函数h(x)，前沿边堆栈

可控制尺寸，适合边界层网格。

EM1.194​

四/八叉树网格

递归细分立方体，非一致网格

细分深度，平衡条件

适合FDTD，TLM，网格生成简单，但阶梯近似曲面。

EM1.195​

非结构网格

三角形/四面体，灵活拟合复杂几何

节点，单元连接性

有限元主要网格，拟合能力强，但质量需控制。

EM1.196​

曲线网格

高阶单元，用曲线拟合曲面

控制点，阶数

精确拟合曲面，减少几何误差，用于高阶有限元。

EM1.197​

移动网格法

网格节点移动，适应解变化

移动方程，监控函数

追踪激波，界面等问题，网格拓扑不变。

EM1.198​

浸入边界法

固定背景网格，物体用标记或力项表示

标记函数，力分布

处理运动物体，复杂流体，避免重新网格划分。

EM1.199​

相场法网格处理

相场变量光滑过渡界面，固定网格

相场变量φ(0~1)，界面厚度参数

处理复杂界面演化，如多相流，凝固，避免界面追踪。

EM1.200​

水平集法

用水平集函数φ=0表示界面，演化方程∂φ/∂t+v·∇φ=0

水平集函数φ，重新初始化

界面追踪，拓扑变化自然，计算开销大。

微分方程法​

FDTD

时域差分，显式

不形成矩阵

宽带瞬态，非线性，复杂介质

O(N)

O(N)

极好

FEM

频域/时域，伽辽金

稀疏对称(通常)

复杂几何，任意材料，封闭域

O(N^{1.5})

O(N)

好

DGTD

时域，单元间断

块对角稀疏

多尺度，多材料，hp自适应

O(N)

O(N)

极好

积分方程法​

MoM

频域，伽辽金

稠密非对称

开域，均匀背景，金属/表面

O(N²)~O(N log N)

O(N²)~O(N)

中

MLFMA

频域，快速算法

稠密但快速应用

电大尺寸散射，天线阵列

O(N log N)

O(N)

好

高频近似​

PO/GO/UTD

射线追踪

无矩阵

电大尺寸(>10λ)，高频

O(N_rays)

O(1)

好

混合方法​

FE-BI, FE-FFT

微分+积分

部分稀疏+部分稠密

复合结构，开域含复杂介质

介于两者间

中高

中

降阶/代理​

PRIMA, ANN

投影/数据驱动

小稠密矩阵

参数扫描，优化，不确定性量化

训练昂贵，评估廉价

小

中

宽带S参数提取​ (DC-40GHz)

FDTD, FETD

一次仿真得宽带响应，适合复杂介质

网格需足够细，时间长步数多

窄带高Q谐振结构​

FEM频域, MoM

频域高精度，适合谐振分析

需频扫，谐振点附近采样密

电大尺寸辐射/散射​

MLFMA, PO/UTD, 混合

快速，内存可控

PO/UTD高频近似，精度有限

多尺度结构​

DGTD, 区域分解, 多网格

局部细化，不同区域不同方法

界面耦合，收敛性

参数化优化​

代理模型(ANN,GP), 降阶模型

快速评估，替代昂贵仿真

训练数据需求，外推风险

非线性/时变​

FDTD, 时域有限元

直接时域模拟非线性

时间步长小，计算量大

运动物体/形变​

浸入边界，水平集，动网格

避免重新网格划分

精度守恒，界面捕捉

大规模并行​

FDTD, DGTD, 区域分解

天然并行，通信局部

负载均衡，通信开销

EM1.201​

多导体传输线频域电报方程

-dV/dz = ZI, -dI/dz = YV, 其中Z=R+jωL, Y=G+jωC

Z-单位长度串联阻抗(Ω/m), Y-单位长度并联导纳(S/m), R,L,G,C-分布参数

频域分析耦合传输线，如PCB布线、电缆束。可解耦为模量。

EM1.202​

多导体传输线时域电报方程

-∂v/∂z = Ri + L∂i/∂t, -∂i/∂z = Gv + C∂v/∂t

v(z,t)-电压向量, i(z,t)-电流向量, R,L,G,C-单位长度矩阵

时域分析串扰、信号完整性。需数值求解（如FDTD、特征法）。

EM1.203​

均匀多导体传输线模量分析

解特征值问题：(Z'Y')V_m=γ_m²V_m, (Y'Z')I_m=γ_m²I_m

γ_m-模传播常数, V_m,I_m-模电压电流向量, 特征向量矩阵T_V,T_I

解耦耦合线，得到独立模传输线。用于模态S参数计算。

EM1.204​

偶模-奇模分析

对称耦合线：Z_e=Z_11+Z_12, Z_o=Z_11-Z_12, ε_eff,e, ε_eff,o

Z_e-偶模阻抗, Z_o-奇模阻抗, 有效介电常数

对称耦合微带线、带状线设计。简化设计公式。

EM1.205​

非均匀传输线模型

参数随z变化：-dV/dz=Z(z)I, -dI/dz=Y(z)V，变系数微分方程

Z(z),Y(z)-位置相关参数矩阵

渐变线、锥形线、非均匀介质填充。需数值求解。

EM1.206​

频变参数传输线模型

R(ω)=R_dc√(1+jω/ω_s), L(ω)=L_int+L_extK_p(ω), G(ω), C(ω)

ω_s-趋肤效应特征频率, K_p-邻近效应因子

高频损耗精确建模，宽带S参数提取。

EM1.207​

传输线时域响应-特征法

解波动方程：v(z,t)=v^+(t-z/v)+v^-(t+z/v)，特征阻抗Z_0=√(L/C)

传播速度v=1/√(LC), 反射系数Γ=(Z_L-Z_0)/(Z_L+Z_0)

时域反射计(TDR)分析，阻抗不连续定位。

EM1.208​

有耗传输线传播常数

γ=α+jβ=√((R+jωL)(G+jωC))，低频下α≈R/(2Z_0)+GZ_0/2

α-衰减常数(Np/m), β-相位常数(rad/m)

信号衰减与相位延迟计算，长度限制分析。

EM1.209​

低频损耗模型(直流电阻)

R_dc=ρ/(wt) (矩形截面), R_dc=ρ/(πa²) (圆形截面)

ρ-电阻率(Ω·m), w,t-宽和厚, a-半径

直流或低频电阻，趋肤深度δ>>导体尺寸。

EM1.210​

趋肤效应模型

R_ac=√(ωμ/(2σ))·(周长)/(截面周长), L_int=√(μ/(2σω))/周长

δ=√(2/(ωμσ))-趋肤深度, σ-电导率

高频电阻增加，电感减小。f>f_skin时显著。

EM1.211​

邻近效应模型

相邻导体电流分布相互影响，电阻增加因子K_p≥1

间距s, 导体尺寸, 频率f

紧密平行导线，如变压器绕组，高频损耗显著。

EM1.212​

表面粗糙度模型

Hammerstad模型：R_rough=R_smooth[1+2/π arctan(Δ²/δ²)]

Δ-均方根粗糙度, δ-趋肤深度

实际导体表面粗糙增加损耗，高频更显著。

EM1.213​

介质损耗模型

tanδ=ε''/ε', α_d=ω√(μ_0ε_0ε_r')tanδ/2 (Np/m)

tanδ-损耗角正切, ε_r'-实部, ε_r''-虚部

基板材料损耗，如FR4, Rogers, 高频信号衰减。

EM1.214​

色散介质传输线

ε_r(ω)=ε∞+(ε_s-ε∞)/(1+jωτ), 传播常数γ(ω)复杂

Debye模型参数ε_s, ε_∞, τ

宽频带信号相位失真，需时域卷积或频域变换。

EM1.215​

辐射损耗模型

辐射电导G_rad=π/6 (h/λ)²/Z_0 (微带线近似)

h-基板厚度, λ-波长, Z_0-特性阻抗

开路端、不连续处辐射，高频时显著，影响Q值。

EM1.216​

微带线准静态模型

ε_eff≈(ε_r+1)/2+(ε_r-1)/(2√(1+12h/w)), Z_0≈(87/√(ε_eff+1.41))ln(5.98h/(0.8w+t))

w-线宽, h-介质厚度, t-导体厚度, ε_r-相对介电常数

低频近似(f<10GHz)，有效介电常数，特性阻抗。

EM1.217​

微带线色散模型

Hammerstad-Jensen: ε_eff(f)=ε_r-(ε_r-ε_eff(0))/(1+P(f)), P(f)∝(h/λ)²

频率f, 混合参数P(f)

高频时有效介电常数增加，相速度减小，阻抗变化。

EM1.218​

微带线损耗模型

α=α_c+α_d, α_c≈R_s/(Z_0 w) (导体损耗), α_d见介质损耗

R_s-表面电阻, w-线宽, 分布参数

总衰减计算，信号完整性预算。

EM1.219​

共面波导(CPW)准静态模型

椭圆函数计算：Z_0=30πK'(k)/√(ε_eff)K(k), ε_eff=1+(ε_r-1)K'(k_1)K(k)/(2K(k_1)K'(k))

k=a/b, a-中心导带半宽, b-槽外半宽, K-第一类椭圆积分

共面结构，易于并联元件安装，奇偶模分析。

EM1.220​

共面波导色散模型

有效介电常数频率相关：ε_eff(f)=ε_r-q(f)(ε_r-1), q(f)拟合公式

填充因子q(f)从0到q(∞)

高频特性，用于毫米波集成电路。

EM1.221​

共面带状线(CPS)模型

类似CPW但对称，Z_0≈(120π/√(ε_eff))K(k)/K'(k)

槽宽s, 条带宽度w, k=s/(s+2w)

平衡传输，差模信号，低辐射。

EM1.222​

带状线准静态模型

Z_0≈(30π/√(ε_r))ln(1+4h/[πw_eff]), w_eff=w+Δw, Δw修正

上下接地板间距b, 中心导体宽度w, 厚度t

屏蔽好，无辐射，TEM模，用于高速背板。

EM1.223​

带状线高阶模

截止频率f_c=c/(2b√(ε_r)) (TE10模), 避免高阶模激励

b-板间距, 避免f>f_c

设计时工作频率低于最低高阶模截止频率。

EM1.224​

嵌入式微带线

上覆介质，ε_eff介于微带和带状线之间，近似公式

覆盖层厚度h2, ε_r2

实际PCB表面常有阻焊层，影响特性阻抗。

EM1.225​

偏移带状线

中心导体偏离中心，Z_0不对称，保角变换求解

偏移距离d, 非对称

非对称结构，用于特殊匹配。

EM1.226​

同轴线模型

TEM模，Z_0=(60/√ε_r)ln(b/a), 截止频率f_c≈c/(π(a+b)√ε_r)

a-内径, b-外径, 高次模TE11

标准阻抗(50Ω,75Ω)，屏蔽好，用于测试夹具。

EM1.227​

槽线模型

导体面上开槽，准TEM模，Z_0复杂计算，奇模特性

槽宽w, 介质厚度h, ε_r

用于混合集成电路，易于串联元件安装。

EM1.228​

悬置微带线

中心导体悬浮，上下为空气和介质，ε_eff低，Z_0高

空气层高度h1, 介质层高度h2

高阻抗线，低损耗，用于滤波器。

EM1.229​

倒置微带线

介质在导体上方，导体下方为空气，类似悬置微带

倒置结构，易与有源器件集成。

EM1.230​

梯形线(Ladder Line)

双线传输线，空气介质，Z_0≈120cosh⁻¹(s/d)，s间距，d线径

平衡传输，电视天线馈线，高功率。

EM1.231​

双绞线模型

两根绝缘线绞合，Z_0≈(120/√ε_eff)ln(2s/d), s间距,d线径

抵消干扰，用于以太网、电话线。

EM1.232​

电缆模型(同轴、双绞等)

多导体传输线，考虑屏蔽、绝缘层，高频参数提取

绝缘层ε_r, 损耗, 屏蔽效能

信号完整性，电磁兼容。

EM1.233​

非均匀介质填充波导

部分填充介质，混合模，超越方程求解

填充因子，介电常数比

相速控制，用于移相器、滤波器。

EM1.234​

基片集成波导(SIW)

上下金属板，两侧金属化孔阵列，等效矩形波导宽度a_eq

孔直径d, 间距p, 等效宽度a_eq=a-1.08d²/p+0.1d²/a

平面结构，易集成，损耗低于微带，用于毫米波。

EM1.235​

半模基片集成波导(HMSIW)

SIW沿中心对称面切割，宽度减半，场分布相似

尺寸减半，用于紧凑电路。

EM1.236​

折叠波导

波导弯曲折叠，减小体积，用于行波管、加速器。

相速与电子束同步。

EM1.237​

脊波导

加入脊，降低截止频率，增加带宽，阻抗降低

脊宽度，高度，增加单模带宽。

EM1.238​

鳍线

介质基片上鳍状导体，插入矩形波导，混合模

用于毫米波集成电路，易与固态器件集成。

EM1.239​

介质波导

介质棒导光，混合HE/EH模，超越方程求解

折射率n=√ε_r, 截止V数

集成光波导，毫米波波导。

EM1.240​

镜像波导

介质条带置于接地板上，类似微带但无上导体

用于毫米波，损耗较低。

EM1.241​

绝缘波导

介质涂层金属棒，用于传感，场集中于涂层。

EM1.242​

空心波导

金属管，TE/TM模，截止频率f_cmn, 衰减α∝1/f^{3/2}

矩形、圆形、椭圆形，用于高功率、低损耗。

EM1.243​

矩形波导模式

TE_mn, TM_mn, 截止波长λ_c=2/√((m/a)²+(n/b)²), a,b宽高

模式指数m,n, 截止频率f_c=c/(2√ε_r)√((m/a)²+(n/b)²)

微波频段传输，高Q值，用于滤波器、谐振腔。

EM1.244​

圆波导模式

TE_mn, TM_mn, 截止与贝塞尔函数根相关，TE11主模

半径a, 根x_mn, 如TE11: x'11=1.841, λ_c=3.41a

旋转对称，用于转动关节，极化简并。

EM1.245​

椭圆波导

Mathieu函数解，双极化应用，弯曲性能好。

EM1.246​

波导衰减常数

α_c=R_s/(η√(1-(f_c/f)²))·几何因子, η=√(μ/ε)

R_s表面电阻, η波阻抗, 几何因子与模式有关

导体损耗，随频率先减后增，最佳频率。

EM1.247​

波导阻抗定义

电压-电流定义，功率-电压定义，功率-电流定义，不一致

通常用等效阻抗Z=2P/

I

EM1.248​

波导不连续性-膜片

感性/容性膜片，等效电纳B，与尺寸相关

膜片厚度t, 开口a'，等效电路

匹配元件，滤波器。

EM1.249​

波导不连续性-销钉

感性销钉，等效并联电感，用于匹配、滤波器

销钉直径d, 插入深度h

可调匹配。

EM1.250​

波导不连续性-阶梯

波导尺寸跳变，等效电抗，模式匹配法求解

尺寸变化Δa, Δb, 高次模激发

阻抗变换，过渡。

EM1.251​

波导弯曲

E面弯，H面弯，圆弧或斜接，等效电抗，反射

弯曲半径R, 角度θ, 优化尺寸减少反射

波导走向改变，保持低反射。

EM1.252​

波导扭波导

改变极化面，模式转换，长度λ/4倍数。

EM1.253​

波导T型接头

E-T, H-T, 等效三端口网络，散射矩阵

功率分配/合成，阻抗匹配。

EM1.254​

波导环行器/隔离器

非互易器件，铁氧体加偏置磁场，散射矩阵非对称

插入损耗，隔离度，用于分离信号。

EM1.255​

波导-同轴转换

探针耦合，小环耦合，匹配设计

探针长度，位置，匹配枝节

波导与同轴连接，激励波导模式。

EM1.256​

波导-微带转换

鳍线过渡，脊波导过渡，匹配级数。

毫米波集成电路接口。

EM1.257​

表面等离激元波导

金属-介质界面SPP，传播常数β=ω/c√(ε_mε_d/(ε_m+ε_d))

ε_m金属介电常数(负), ε_d介质介电常数

亚波长束缚，用于纳米光子学，损耗大。

EM1.258​

石墨烯波导

石墨烯单层，表面电导率σ_g(ω,μ_c,Γ,T)，可调谐

化学势μ_c控制，可调SPP

可调谐太赫兹器件。

EM1.259​

光子晶体波导

周期介质，光子带隙，线缺陷导模

晶格常数a, 填充因子，缺陷模式

光集成，低损耗，紧凑弯曲。

EM1.260​

拓扑波导

利用拓扑序边界态，背散射抑制，鲁棒传输

陈数，拓扑不变量

新型波导，抗缺陷。

EM1.261​

手性波导

手性材料，ε̄=εI+jε_gR, μ̄=μI+jμ_gR, 旋光性

旋光参数ε_g, μ_g

圆极化波，非互易器件。

EM1.262​

各向异性波导

各向异性介质，张量ε̄, μ̄，模式混合

张量元素，主坐标系

晶体波导，偏振控制。

EM1.263​

非线性波导

克尔非线性：Δn=n_2I, 自相位调制，孤子

非线性系数n_2, 功率P

全光信号处理，孤子通信。

EM1.264​

周期结构波导(布拉格)

周期调制，带隙，反射频带，耦合模理论

周期Λ, 耦合系数κ, 布拉格条件β=π/Λ

分布式反馈，滤波器，激光器。

EM1.265​

漏波波导

复传播常数γ=α+jβ，α辐射损耗，β相位常数

漏波常数，辐射角θ满足sinθ=β/k_0

漏波天线，周期性漏波。

EM1.266​

慢波结构

相速v_p<c，用于行波管，周期加载，螺旋线

相速比c/v_p, 耦合阻抗

电子束与波互作用，放大。

EM1.267​

超材料波导

负折射率，ε<0, μ<0，反向波，亚波长成像

等效介质参数，周期性单元

超分辨率成像，小型化器件。

EM1.268​

超表面波导

二维超表面，相位突变，广义斯涅耳定律

相位梯度dΦ/dx, 异常反射/折射

平面光学，波前调控。

EM1.269​

石墨烯等离激元波导

石墨烯SPP，可调，长寿命，中红外到太赫兹

化学势调节，温度，散射率

可调谐传感器，调制器。

EM1.270​

二硫化钼等二维材料波导

单层/多层二维材料，激子，强光-物质作用

激子束缚能大，用于纳米激光器。

EM1.271​

光纤波导

阶跃折射率，波动方程解，LP模近似，V数

纤芯半径a, Δ=(n1²-n2²)/(2n1²), V=2πa/λ√(n1²-n2²)

通信，传感，高带宽。

EM1.272​

光子晶体光纤

多孔结构，无截止单模，高非线性，可调色散

空气孔排列，填充因子

非线性光学，超连续谱产生。

EM1.273​

等离子体波导

等离子体柱，表面波，用于粒子加速，等离子体处理。

EM1.274​

声表面波波导

压电基底，金属栅，声波导，用于传感器，滤波器。

EM1.275​

耦合模理论

耦合方程：dA/dz=-jβA -jκB, dB/dz=-jβB -jκ*A

耦合系数κ, 传播常数β, 模式振幅A,B

定向耦合器，滤波器，模式转换。

EM1.276​

传输矩阵法

将传输线分段，每段用ABCD矩阵表示，级联

整体矩阵T=∏T_i, 联系输入输出

分析复杂传输线网络，滤波器设计。

EM1.277​

散射矩阵法

用入射波和反射波描述，S参数矩阵，b=Sa

S_ij参数，便于测量

多端口网络分析，级联需转换。

EM1.278​

波导模式匹配法

在不连续面匹配横向场，展开为模式级数，求解系数

模式截断数N，收敛性

波导不连续性精确分析，如阶梯，膜片。

EM1.279​

横向谐振法

横向谐振条件确定传播常数，用于复杂截面波导

横向等效传输线，谐振条件Y_in+Y_out=0

分析非规则截面波导，如微带，槽线。

EM1.280​

有效介电常数法

将混合介质等效为均匀介质，ε_eff，用于准静态分析

填充因子q，ε_eff=qε_r+(1-q)

近似方法，简化计算。

EM1.281​

保角变换法

利用复变函数将复杂截面映射到简单形状，如平行板

变换函数z=f(w)，雅可比行列式

解析求解二维静电场，得到电容，特性阻抗。

EM1.282​

谱域法

对横向坐标傅里叶变换，将偏微分方程变常微分方程

傅里叶变换对，谱变量k_x,k_y

分析平面多层结构，如微带，CPW。

EM1.283​

直线法

一个方向离散，另一个方向解析，半解析半数值

离散方向步长，展开项数

二维截面分析，介于解析与数值之间。

EM1.284​

有限元法波导分析

矢量有限元求解亥姆霍兹方程：∇×∇×E - k0²ε_rE=0

本征值问题：(K-k0²M)e=0, 传播常数β=√(k0²ε_r-k_c²)

任意截面波导模式计算，高精度。

EM1.285​

边界元法波导分析

边界积分方程，只离散边界，降维

格林函数，边界元离散

开域或均匀填充波导，边界精确描述。

EM1.286​

时域有限差分波导分析

FDTD计算，傅里叶变换得到传播常数，模式场

激励脉冲，模式提取

宽带模式分析，可处理色散、非线性。

EM1.287​

波导损耗计算-微扰法

有耗时，β=β0+Δβ, Δβ=∫Δε

E

²dA/(2P)

EM1.288​

波导不连续性的等效电路

用集总元件(L,C)或传输线段等效不连续性

等效电纳B，等效长度Δl

简化模型，用于系统级仿真。

EM1.289​

传输线谐振器

长度l=λ/2或λ/4，谐振频率f_n=nv/(2l) (n=1,2,...)

品质因数Q=β/(2α)，带宽Δf=f_0/Q

滤波器，振荡器，传感器。

EM1.290​

波导谐振腔

矩形腔：f_mnp=(c/(2√ε_r))√((m/a)²+(n/b)²+(p/d)²)

模式指数m,n,p, 品质因数Q

高Q谐振器，频率计，滤波器。

EM1.291​

介质谐振器

高ε_r介质块，混合模，谐振频率与尺寸形状相关

介电常数ε_r, 尺寸, 形状因子

小型化谐振器，用于滤波器，振荡器。

EM1.292​

超导传输线

表面阻抗Z_s=jωμ_0λ_L, λ_L为伦敦穿透深度，低损耗

λ_L, 临界温度T_c, 能隙

极低损耗，用于量子计算，高性能滤波器。

EM1.293​

低温传输线

低温下导体电阻降低，介质损耗降低，特性变化

温度T, 剩余电阻比RRR

低温电子学，超导电路。

EM1.294​

柔性传输线

可弯曲，动态形变下参数变化，耐久性分析

弯曲半径，应变，循环次数

可穿戴设备，柔性电子。

EM1.295​

光电集成波导

硅基波导，SOI平台，高折射率差，小弯曲半径

硅折射率~3.45，SiO2~1.45，截面尺寸nm级

硅光子学，高速光互连。

EM1.296​

太赫兹波导

太赫兹频段(0.1-10THz)，金属波导损耗大，介质波导为主

塑料管波导，多孔光纤，太赫兹传输。

EM1.297​

量子波导

电子波导，量子化电导，弹道传输，Landauer公式

费米波长，模式数，接触电阻

纳米线，量子点，量子器件。

EM1.298​

水下线缆

水下传输，海水分质，铠装，压力，腐蚀影响。

EM1.299​

地下电缆

土壤参数，埋深，热特性，载流量计算。

EM1.300​

高温超导传输线

高温超导材料(YBCO)，液氮温区，低损耗，高功率

临界电流密度J_c, 各向异性

电力传输，低损耗电缆。

EM1.301​

片上传输线-共面波导(CPW)

硅基/III-V基片，多层介质，有限厚度衬底，Z_0=30πK'(k)/[√(ε_eff)K(k)]， ε_eff=1+q(ε_r-1)，q为填充因子

中心导带宽度W，槽宽G，介质厚度h，ε_r衬底介电常数，q由椭圆积分比决定

毫米波/太赫兹单片集成电路(MMIC/RFIC)，损耗低，易于并联元件集成。需考虑衬底模抑制。

EM1.302​

片上微带线

薄化衬底或使用高阻硅(HR-Si)，Z_0=87/√(ε_eff+1.41)·ln[5.98h/(0.8w+t)]

高阻硅衬底(电阻率>1kΩ·cm)，介电常数ε_r≈11.9，线宽w，介质厚度h

硅基微波电路，但高ε_r导致场束缚性差，辐射损耗大。需接地屏蔽。

EM1.303​

片上慢波传输线

周期性加载(如齿状地、堆叠叉指)，降低相速v_p，增大电长度

周期p，加载结构尺寸，相速降低因子s=v_p/c

小型化无源元件(滤波器、移相器)，提高器件密度。

EM1.304​

片上差分传输线

边缘耦合或宽边耦合差分对，偶模/奇模分析，差分阻抗Z_diff=2Z_0(1-k)，耦合系数k

线间距s，耦合长度L，奇/偶模相速差导致模式色散

高速数字串行链路(LVDS, CML)，抗共模噪声。需严格控制对称性。

EM1.305​

片上屏蔽差分线

侧壁和上方加接地屏蔽，抑制衬底耦合和辐射，但增加电容

屏蔽间距，屏蔽线宽度，对Z_0和Z_diff的影响

高隔离度要求，如高性能ADC/DAC的输入输出。

EM1.306​

片上变压器模型

耦合传输线，互感和耦合系数k_M，等效电路：Z矩阵或T模型

自感L_s, L_p，互感M，耦合系数k=M/√(L_sL_p)，Q值

巴伦，阻抗变换，功率合成/分配。对称性影响幅度/相位平衡。

EM1.307​

片上螺旋电感模型

方形/圆形螺旋，π模型或T模型，L=K_1μ_0n²d_avg/[1+K_2ρ]，ρ=填充比

圈数n，外径d_out，线宽w，间距s，衬底损耗电阻R_sub，Q值=ωL/R_series

RFIC匹配网络，LC振荡器。Q值受限于金属电阻和衬底损耗。

EM1.308​

片上传输线不连续性模型

阶梯、弯角、T型结、十字结，等效集总电路或S参数模型

不连续尺寸(宽度变化Δw，弯角角度θ)，等效并联电容C，串联电感L

精确建模需3D EM仿真，紧凑模型用于电路级仿真。

EM1.309​

片上过孔模型

硅通孔(TSV)、微凸点，圆柱或截锥模型，RLCG网络，频变电感L(ω)

直径D，高度H，氧化层厚度t_ox，电导率σ，衬底损耗电导G_sub

3D IC层间互连，寄生电容C_ox影响带宽，热应力影响可靠性。

EM1.310​

石墨烯传输线

表面等离子体激元(SPP)模式，传播常数β≈(ω/c)√(1-2j/σ_gη_0)，σ_g为石墨烯表面电导率

σ_g=σ_intra+σ_inter，与化学势μ_c、温度T、散射率Γ有关

可调谐太赫兹波导，调制器，传感器。通过偏压改变μ_c实现动态调谐。

EM1.311​

碳纳米管传输线

量子线模型，量子电容C_q=2e²/(πħv_F)，动能电感L_k=ħ/(2e²v_F)

费米速度v_F≈8×10⁵ m/s，量子电阻R_q=ħ/(4e²)≈6.45kΩ/管

高频互连潜力，量子效应显著。但制造集成、接触电阻是挑战。

EM1.312​

纳米线传输线

金属(Ag, Cu)纳米线，尺寸效应导致电阻率ρ_eff=ρ_bulk[1+3/4(1-p)λ/d]

体电阻率ρ_bulk，电子平均自由程λ，尺寸d，反射系数p

纳米电子学，柔性电子。直径<100nm时，表面散射和晶界散射显著。

EM1.313​

光子晶体波导(片上)

线缺陷波导，带隙中导模，色散关系ω(k)，群折射率n_g= c/(dω/dk)

晶格常数a，空气孔半径r，缺陷宽度w，群速度v_g

超低损耗光波导，紧凑光路(锐利弯折)，光集成。

EM1.314​

等离子体纳米线波导

金属纳米线SPP，强束缚，但损耗大，传播长度L_prop=1/(2Im(β))

纳米线直径d，金属(Ag, Au)介电常数ε_m(ω)，介质包裹ε_d

纳米光子学，亚波长光操控，光-物质强耦合。

EM1.315​

拓扑绝缘体波导

表面态导电，体态绝缘，具有拓扑保护，背散射抑制

狄拉克锥，自旋-动量锁定，拓扑不变量(陈数)

低损耗波导，抗缺陷，新型光子/等离子体器件。

EM1.316​

液晶可调波导

液晶分子取向受电场控制，介电常数各向异性Δε=ε∥-ε⊥，可调

锚定能，驱动电压V_th，响应时间(ms级)

可调移相器，滤波器，开关。毫米波/太赫兹波段。

EM1.317​

铁电可调波导

铁电薄膜(如BST)，介电常数随偏压变化ε_r(V)，可调谐

调谐率，损耗tanδ，偏置电压V

可重构天线，相控阵，移相器。

EM1.318​

相变材料波导

材料(如GST)在晶态/非晶态间切换，折射率n大范围变化

非晶态/晶态的n和k，转变温度，速度

非易失性可编程光子器件，开关，存储器。

EM1.319​

二维材料异质结波导

石墨烯/h-BN/过渡金属硫族化物堆叠，可设计能带和光学性质

层数，堆叠顺序，转角(魔角)

新型光电集成，激子器件，谷电子学。

EM1.320​

光纤-芯片边缘耦合器

倒锥形波导，模斑转换，耦合效率η=4κ_1κ_2/[(1+κ_1κ_2)²+(ΔβL/2)²]

重叠积分，相位失配Δβ，锥形长度L

硅光子学封装，光I/O。对准精度要求高(亚微米)。

EM1.321​

光纤-芯片光栅耦合器

光栅周期Λ满足相位匹配条件β_si+2π/Λ=β_fiber，耦合效率η

光栅周期，刻蚀深度，占空比，带宽

垂直耦合，便于晶圆级测试。波长和偏振敏感。

EM1.322​

片上偏振旋转/分束器

非对称波导，模式演化，偏振分束基于模式有效折射率差

双折射Δn_eff，器件长度L_π=λ/(2Δn_eff)

偏振控制，偏振复用/解复用。

EM1.323​

马赫-曾德尔干涉仪型波导

两干涉臂，相位差Δφ=(2π/λ)Δn_eff L，输出强度I∝cos²(Δφ/2)

相位调制效率V_πL_π，消光比

调制器，开关，传感器(折射率传感)。

EM1.324​

微环谐振器型波导

环形波导耦合直波导，谐振条件βL=2πm，谐振波长λ_m

半径R，耦合系数κ，品质因数Q=λ/Δλ

滤波器，调制器，激光器，传感器。高Q值对工艺敏感。

EM1.325​

光子晶体微腔波导

点缺陷腔耦合线缺陷波导，Purcell效应，Q/V比值高

腔模体积V，品质因数Q，耦合系数g

低阈值激光器，单光子源，强耦合腔QED。

EM1.326​

等离子体-介质混合波导

金属-介质混合，模式部分在介质、部分在金属表面，折衷束缚与损耗

模式分布比例，传播长度L_prop，模场面积A_eff

亚波长光限制，有源器件(激光器，调制器)。

EM1.327​

片上太赫兹波导

硅基平行平板波导，介质管波导，太赫兹传输损耗模型

太赫兹频段(0.1-10THz)材料参数(ε, tanδ)，金属电导率

太赫兹集成电路(THz IC)，成像，通信。材料损耗是关键。

EM1.328​

片上纳米光子-等离子体混合互连

光子部分长距传输，等离子体部分用于有源/无源器件，混合集成

模式转换效率，插入损耗，带宽

未来芯片内光互连，兼具低损耗和紧凑性。

EM1.329​

量子比特传输线

共面波导谐振器，用于耦合超导量子比特，谐振频率ω_r/2π

特性阻抗Z_0≈50Ω，相位速度v_p，谐振频率ω_r

量子计算，量子信息处理。极低损耗(高Q)要求。

EM1.330​

量子受限传输线

一维电子波导，电导量子化G=2e²/h，弹道输运，Landaue公式

费米波长λ_F，平均自由程l_e，模式数N

纳米线，碳纳米管，拓扑绝缘体边缘态。

EM1.331​

可重构智能表面(RIS)单元波导

单元波导相位/幅度可调，用于波束赋形，反射系数Γ=Ae^{jφ}可控

相位分辨率，幅度控制范围，响应时间

6G智能反射面，动态调控电磁波。

EM1.332​

非互易传输线(磁光)

外加磁场B_0破坏时间反演对称，散射矩阵S≠S^T

非互易相位差，隔离度，插入损耗

隔离器，环行器，用于量子系统和雷达。

EM1.333​

时空调制传输线

参数(如L,C)随时间周期变化，产生频率转换，动量带隙

调制频率Ω，调制深度ΔL/L

非互易器件，拓扑绝缘体模拟，波控制。

EM1.334​

非线性传输线(孤子)

非线性薛定谔方程(NLSE)：j∂A/∂z=β_2/2 ∂²A/∂T²-γ

A

²A，孤子解

EM1.335​

超材料传输线(左手)

等效ε_eff<0, μ_eff<0，后向波，波矢量k与能流S反向

单元尺寸d<<λ，等效电路(串联C，并联L)，折射率n负

小型化器件，逆多普勒效应，超分辨率成像。

EM1.336​

复合左右手传输线(CRLH)

同时支持左手和右手频段，平衡条件ω_se=ω_sh

串联谐振频率ω_se，并联谐振频率ω_sh

宽带器件，漏波天线，小型化滤波器。

EM1.337​

拓扑传输线(一维SSH模型)

Su-Schrieffer-Heeger模型，二聚化链，拓扑边缘态

胞内耦合v，胞间耦合w，拓扑不变量(卷绕数)

拓扑保护边界态，鲁棒传输，抗缺陷。

EM1.338​

声表面波(SAW)波导

压电基片(如LiNbO₃)上金属栅，导波声波，色散关系

声速v_SAW，波矢k_SAW，机电耦合系数K²

射频滤波器，传感器，延迟线。

EM1.339​

声学谐振器波导(BAW)

体声波，薄膜体声波谐振器(FBAR)，谐振频率f_r=v/2d

压电层厚度d，声速v，品质因数Q，有效耦合系数k_eff²

手机射频滤波器(4G/5G)，高Q，小尺寸。

EM1.340​

微机电系统可调波导

MEMS执行器移动波导壁或介质块，改变等效电容C或电感L

位移Δx，调谐范围，驱动电压，响应时间

可调滤波器，移相器，开关。低功耗，但速度慢。

EM1.341​

液芯波导

液体填充毛细管，用于传感，折射率变化Δn导致相位变化Δφ

液体折射率n_l，灵敏度dφ/dn

生物/化学传感，微流控集成。

EM1.342​

空芯光子带隙光纤

空芯，光子带隙导光，低损耗，低非线性，用于高功率传输

带隙位置，损耗谱，弯曲损耗

高功率激光传输，低延迟通信，气体传感。

EM1.343​

多芯光纤波导

多个纤芯在同一包层中，芯间耦合，串扰XT

芯间距Λ，耦合长度L_c，串扰累积模型

空分复用(SDM)，提高光纤容量。

EM1.344​

少模光纤波导

支持少量模式(如LP01, LP11)，模式复用

模式有效折射率差Δn_eff，差分模式群延迟(DGD)

模分复用(MDM)，提高容量。需MIMO DSP均衡。

EM1.345​

轨道角动量(OAM)光纤

设计折射率剖面支持涡旋模，携带轨道角动量lħ

拓扑荷数l，螺旋相位exp(jlφ)

新型复用维度，提高通信容量。

EM1.346​

塑料光纤(POF)

聚合物材料(如PMMA)，大纤芯(0.5-1mm)，高数值孔径NA

衰减(dB/km，较大)，带宽距离积

短距通信(汽车，家庭)，易连接，低成本。

EM1.347​

中红外光纤

氟化物玻璃(ZBLAN)，硫系玻璃，传输波段2-20μm

材料吸收峰，散射损耗，弯曲损耗

化学传感，热成像传输，激光手术。

EM1.348​

光纤布拉格光栅(FBG)

折射率周期性调制，反射波长λ_B=2n_effΛ

周期Λ，调制深度Δn，长度L，反射带宽Δλ

传感器(应变，温度)，滤波器，激光器反射镜。

EM1.349​

长周期光纤光栅(LPG)

周期数百μm，耦合纤芯模到包层模，衰减峰

周期Λ，耦合系数，谐振波长λ_res

带阻滤波器，增益平坦，传感器。

EM1.350​

光纤非线性效应-自相位调制(SPM)

非线性相移Δφ_NL=γP_0L_eff，光谱展宽

非线性系数γ，峰值功率P_0，有效长度L_eff

超连续谱产生，全光信号处理。

EM1.351​

光纤非线性效应-交叉相位调制(XPM)

一束光引起另一束光的非线性相移，与两束光功率有关

走离长度L_w，XPM系数

全光开关，波长转换。

EM1.352​

光纤非线性效应-四波混频(FWM)

频率条件ω_4=ω_1+ω_2-ω_3，产生新频率

相位匹配条件Δβ=0，FWM效率η

波长转换，光参量放大，纠缠光子对产生。

EM1.353​

光纤非线性效应-受激拉曼散射(SRS)

频率下移(斯托克斯光)ω_s=ω_p-Ω_R，增益g_R

拉曼增益系数g_R，阈值功率P_th

拉曼放大，超连续谱，中红外激光。

EM1.354​

光纤非线性效应-受激布里渊散射(SBS)

频率下移ω_B=ω_p-Ω_B，增益g_B，线宽窄(~MHz)

布里渊频移Ω_B/2π≈11GHz，增益系数g_B，阈值低

窄线宽放大，传感器(分布式应变/温度)。

EM1.355​

保偏光纤(PMF)

高双折射，拍长L_B=λ/Δn，保持偏振态

双折射Δn，拍长L_B，偏振消光比(PER)

光纤陀螺，干涉仪，需要偏振保持的应用。

EM1.356​

光子灯笼模式复用器

多模到少模转换，低损耗模式耦合

模式数目，插入损耗，模式相关损耗(MDL)

空分复用系统，模分复用。

EM1.357​

多模干涉耦合器(MMI)

自映像原理，多模波导中模式干涉，输出分束/合束

宽度W_MMI，长度L_π，成像周期

光分路器，合波器，结构紧凑，带宽宽。

EM1.358​

阵列波导光栅(AWG)

多输入多输出，波导阵列长度差ΔL产生相位差，罗兰圆结构

通道数N，通道间隔Δλ，自由光谱范围(FSR)

波分复用/解复用器，核心器件。

EM1.359​

电光调制器波导

马赫-曾德尔干涉仪或微环谐振器，电光效应Δn∝E

半波电压V_π，调制带宽，消光比(ER)，插入损耗

高速光通信(100G及以上)，光子集成。

EM1.360​

热光调制器波导

热光效应Δn/ΔT，加热电极改变折射率，较慢但稳定

热光系数dn/dT，功耗，响应时间(ms)

可调滤波器，开关，用于硅光子学。

EM1.361​

载流子色散调制器波导

等离子体色散效应Δn∝ΔN，Δα∝ΔN，通过PN结或MOS电容注入载流子

调制效率V_πL，带宽，损耗

硅基调制器，高速(~50GHz)，但损耗和啁啾较大。

EM1.362​

电吸收调制器(EAM)波导

量子限制斯塔克效应，电场改变吸收边，强度调制

消光比，带宽，驱动电压，啁啾

高速直接调制，用于III-V族或硅基。

EM1.363​

半导体光放大器(SOA)波导

有源区，受激辐射放大，增益G=exp(gL)

材料增益g，饱和功率P_sat，噪声指数NF

光放大，波长转换，开关。

EM1.364​

光纤放大器(EDFA)波导

掺铒光纤，能级跃迁，增益谱C波段(~1550nm)

掺铒浓度，泵浦波长(980nm/1480nm)，增益平坦

长途光纤通信，必不可少。

EM1.365​

拉曼光纤放大器波导

受激拉曼散射，分布式放大，增益带宽由泵浦波长决定

拉曼增益系数g_R，泵浦功率，有效长度

宽带放大，低噪声，分布式放大。

EM1.366​

布里渊光纤放大器波导

受激布里渊散射，窄带(<100MHz)，高增益

布里渊增益系数g_B，线宽，阈值低

窄带放大，传感器，慢光。

EM1.367​

参量光纤放大器波导

四波混频，相位匹配，可调增益带宽

非线性系数γ，相位匹配带宽，泵浦功率

宽带、可调波长放大，低噪声。

EM1.368​

超连续谱产生波导

高峰值功率脉冲在非线性波导中展宽成超连续谱

非线性系数γ，色散β_2，泵浦脉冲参数

宽带光源，光学相干断层扫描(OCT)，光谱学。

EM1.369​

光频梳产生波导

微谐振器中四波混频产生等间距频率梳，重复频率f_rep

自由光谱范围FSR，微腔Q值，泵浦功率

光钟，光谱学，高速通信。

EM1.370​

量子光源波导

自发四波混频或参量下转换产生纠缠光子对

亮度，纠缠度，纯度，不可区分性

量子通信，量子计算。

EM1.371​

单光子探测器波导

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)集成波导，高探测效率

探测效率，暗计数率，恢复时间

量子通信，弱光探测。

EM1.372​

光量子行走波导阵列

耦合波导阵列，光子经历量子行走，用于量子模拟

耦合系数κ，演化步数，阵列结构

量子模拟，量子信息处理。

EM1.373​

拓扑光子波导阵列

耦合谐振器或波导阵列实现拓扑相，边界态传输

拓扑不变量，边界态传播常数

拓扑保护光传输，抗缺陷。

EM1.374​

非厄米光子波导(PT对称)

增益和损耗平衡，满足宇称-时间对称，奇异点(EP)

增益系数γ，耦合系数κ，PT相变点

单模激光，传感增强，非互易传输。

EM1.375​

非互易光子波导(磁光)

法拉第效应，外加磁场破坏互易性，S≠S^T

费尔德常数V，非互易相移

光隔离器，环行器，集成光子学难题。

EM1.376​

手性光子波导

手性材料或结构，圆二色性，对不同圆偏振光响应不同

圆二色谱(CD)，不对称因子g

偏振控制，手性传感。

EM1.377​

等离激元激光器(SPASER)

表面等离子体放大受激辐射，突破衍射极限

阈值，模式体积V， Purcell因子

纳米激光器，高集成度。

EM1.378​

拓扑激光器波导

拓扑边界态作为激光模式，单模，抗缺陷

拓扑带隙，边界态Q值

鲁棒单模激光。

EM1.379​

微腔激光器(回音壁模式)

whispering gallery mode，高Q，低阈值

模式体积V，品质因数Q，发射波长

低阈值激光，传感器，非线性光学。

EM1.380​

分布反馈(DFB)激光器波导

布拉格光栅提供反馈，单模，波长稳定

光栅周期Λ，耦合系数κ，边模抑制比(SMSR)

通信光源，波长可调。

EM1.381​

分布布拉格反射(DBR)激光器波导

两端DBR光栅作为反射镜，中间有源区

布拉格波长，带宽，调谐范围

可调谐激光器。

EM1.382​

外腔可调激光器(ECL)波导

增益芯片加外腔光栅，宽调谐，窄线宽

调谐范围，线宽，输出功率

测试测量，相干通信。

EM1.383​

锁模激光器波导

主动或被动锁模产生超短脉冲，重复频率f_rep

脉冲宽度，重复频率，峰值功率

超快光学，频率梳。

EM1.384​

量子点激光器波导

量子点有源区，低阈值，对温度不敏感

阈值电流，特征温度T_0，线宽增强因子

高速直接调制，硅光集成光源候选。

EM1.385​

硅基激光器(异质集成)

III-V材料键合或外延生长在硅上，解决硅间接带隙问题

耦合效率，热管理，寿命

硅光子学核心光源，大规模集成关键。

EM1.386​

纳米线激光器波导

一维纳米线作为有源波导和谐振腔，直径~波长量级

直径D，端面反射率，增益材料

微型激光器，可集成。

EM1.387​

随机激光器波导

多重散射提供反馈，无谐振腔，低相干性

增益长度，散射平均自由程

照明，显示，传感。

EM1.388​

片上光互联波导网络

波导交叉，开关，路由器，光网络片上系统(NoC)

插入损耗，串扰，功耗，带宽密度

芯片内/芯片间光互连，解决电互连瓶颈。

EM1.389​

光波导传感器(折射率)

波导表面折射率变化Δn_s导致有效折射率变化Δn_eff，灵敏度S=Δn_eff/Δn_s

灵敏度S，探测极限，选择性(功能化涂层)

生物/化学传感，环境监测。

EM1.390​

光波导传感器(温度)

热光效应dn/dT，热膨胀，相位变化Δφ/ΔT

温度灵敏度，响应时间

集成温度传感。

EM1.391​

光波导传感器(应力/应变)

弹光效应，波导形变，相位变化Δφ/Δε

应变灵敏度，测量范围

结构健康监测。

EM1.392​

马赫-曾德尔干涉仪传感器

传感臂和参考臂，外界变化引起相位差Δφ，输出光强变化

灵敏度，动态范围，多路复用能力

高灵敏度折射率/温度/应变传感。

EM1.393​

法布里-珀罗干涉仪传感器

两个反射面构成腔，腔长变化ΔL引起谐振波长漂移Δλ

精细度F，灵敏度，自由光谱范围(FSR)

高精度位移，压力，声波传感。

EM1.394​

微环谐振器传感器

谐振波长λ_res对周围折射率敏感，灵敏度S=Δλ_res/Δn

品质因数Q，探测极限，无标记检测

高灵敏度生物分子检测，集成传感阵列。

EM1.395​

表面等离激元共振(SPR)传感器

金属表面等离子体波对介质折射率极其敏感

共振角/波长，灵敏度，分辨率

生化传感黄金标准，实时无标记。

EM1.396​

局域表面等离激元(LSPR)传感器

金属纳米颗粒局域共振，峰位对周围环境敏感

峰位λ_LSPR，半高宽，灵敏度

纳米尺度传感，可与波导集成。

EM1.397​

导模共振(GMR)传感器

光栅耦合波导模式，共振条件对入射角/波长敏感

角度/波长灵敏度，窄线宽

高灵敏度，易于光谱检测。

EM1.398​

光子晶体传感器

光子带隙边或缺陷模对周围介质敏感，共振波长漂移

带隙位置，缺陷模Q值，灵敏度

高Q值，小体积，集成传感。

EM1.399​

光纤布拉格光栅(FBG)传感器

应变ε或温度ΔT引起布拉格波长漂移Δλ_B=K_εε+K_TΔT

应变灵敏度系数K_ε，温度灵敏度系数K_T

分布式应变/温度传感，结构健康监测。

EM1.400​

长周期光栅(LPG)传感器

谐振波长对包层外介质折射率敏感

灵敏度，可对包层模式进行功能化

折射率传感，液体浓度测量。

EM1.401​

微流控集成光波导传感器

液体折射率nl​变化导致波导有效折射率Δneff​变化，通过MZI或微环谐振波长漂移Δλ检测

灵敏度S=Δλ/Δnl​(nm/RIU)，探测极限，品质因数Q

片上实验室(Lab-on-a-Chip)，实时生物分子相互作用检测，高通量药物筛选

EM1.402​

片上光谱仪波导(阵列波导光栅型)

AWG角色散：Δx=f⋅(dθ/dλ)Δλ，dθ/dλ取决于波导长度差ΔL和衍射级m

通道数N，通道间隔Δλ，自由光谱范围FSR，分辨率δλ

微型光谱分析，环境监测，便携式物质成分分析。计算密集型频谱重构。

EM1.403​

傅里叶变换光谱仪波导(干涉型)

迈克尔逊干涉结构，光程差ΔL扫描，干涉图I(ΔL)傅里叶变换得光谱B(σ)

最大光程差OPDmax​，决定光谱分辨率δσ=1/(2OPDmax​)

高分辨率光谱分析，静态(无运动部件)方案采用热光或电光调相。

EM1.404​

光声光谱波导

脉冲/调制光被样品吸收产生声波，被超声波换能器检测，信号幅值PPA​∝μa​ΓΦ

光学吸收系数μa​， Grüneisen系数Γ，光通量Φ，灵敏度

痕量气体检测，生物组织成分分析，结合光纤实现远程/分布式传感。

EM1.405​

拉曼光谱增强波导

表面增强拉曼散射(SERS)，增强因子EF≈∥Eloc​/E0​∥4，Eloc​为局域场

增强因子EF，拉曼位移Δν，激发波长λex​

分子指纹识别，单分子检测。与波导集成提高激发/收集效率。

EM1.406​

太赫兹波导传感器

太赫兹波与样品相互作用导致透射/反射谱变化，基于时域光谱(THz-TDS)或连续波

太赫兹频段(0.1-10THz)，吸收峰，折射率，厚度

无损检测，药物分析，安全检查。波导提高光-物质相互作用长度。

EM1.407​

微波光子波导(调制器/滤波器)

微波信号调制光载波，Eout​∝J1​(m)cos(ωRF​t)，m为调制深度

调制带宽f3dB​，半波电压Vπ​，无杂散动态范围(SFDR)

微波光子链路，光子辅助的微波信号处理(滤波、频率变换、相控阵)。

EM1.408​

光真延时波导网络

波导提供真实光延时τ=Lng​/c，用于波束形成，延时τi​对应波束指向角θi​

延时量τi​，精度δτ，延时单元数N，损耗

光学相控阵雷达，宽带波束赋形，突破“孔径渡越时间”限制。

EM1.409​

光学相控阵波导

一维/二维波导阵列，通过热光/电光效应控制各通道相位φi​，实现波束扫描

相位分辨率δφ，波束宽度Δθ，扫描范围Θ，旁瓣电平

激光雷达(LiDAR)，自由空间光通信，光学显微成像。

EM1.410​

光学卷积加速器波导

利用光速并行性和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)网格实现矩阵乘法，加速卷积计算

计算速度(FLOPS)，能量效率(pJ/OP)，矩阵维度N×N，保真度

人工智能硬件加速，光计算。模拟光学计算，低能耗。

EM1.411​

光学神经形态计算波导

光学非线性激活函数(如饱和吸收)、权重存储(相位变化材料)和互连实现神经网络

神经元数目，连接权重可调范围，学习算法(如光子反向传播)

类脑计算，模式识别。利用光的并行性和高速性。

EM1.412​

光学量子计算波导(线性光学)

利用单光子源、线性光学元件(分束器、相位调制器)和单光子探测器实现量子计算

量子比特数(光子数)，保真度F，量子门操作成功率，纠缠度

量子信息处理，玻色采样，量子优越性演示。

EM1.413​

拓扑光子量子计算波导

利用拓扑光子结构中受拓扑保护的边界态编码量子比特，提高鲁棒性

拓扑不变量(如陈数)，边界态传播常数βedge​，抗缺陷/无序能力

拓扑量子计算，鲁棒量子信息处理。

EM1.414​

光量子密钥分发波导

基于BB84、E91等协议，利用单光子的偏振、相位等自由度编码密钥

密钥生成速率，量子比特误码率(QBER)，传输距离，安全性

量子保密通信，量子网络。光纤是主要传输介质。

EM1.415​

光机械波导(光力耦合)

光场与机械振子耦合，哈密顿量Hint​=ħg0​a†a(b+b†)，g0​为单光子耦合率

光力耦合率g0​，机械振子频率Ωm​，品质因数Qm​，光力协同性C

量子态转换，精密测量(力、位移、质量)，微波-光转换。

EM1.416​

光热电效应波导传感器

光吸收产生热，通过热电偶/热敏材料产生电信号V=SΔT，S为塞贝克系数

热电系数S，热导率κ，响应时间τ，比探测率D∗

非制冷红外探测，辐射热测量。波导增强光吸收。

EM1.417​

光催化反应波导

波导表面负载催化剂(如TiO2)，光在波导内全反射产生倏逝场激发表面催化反应

催化剂活性，光吸收效率，反应速率，量子产率

水分解制氢，CO2还原，污染物降解。光能利用率高。

EM1.418​

光热治疗波导

波导(如光纤)传导激光至组织，光热转换剂(如金纳米棒)吸收光产生热消融肿瘤

激光功率P，照射时间t，组织光学特性(μa​,μs​)，温升ΔT

肿瘤微创治疗，靶向治疗。实时温度监控是关键。

EM1.419​

光遗传学波导

光纤导入特定波长光(如蓝光)至脑部，激活/抑制表达光敏蛋白(如Channelrhodopsin)的神经元

光功率密度，脉冲参数(频率、脉宽)，空间选择性

神经科学基础研究(神经环路解析)，神经疾病治疗探索。

EM1.420​

无线光通信(VLC/Li-Fi)波导

可见光LED调制信号，光电探测器接收，信道模型包括直射径和多径

调制带宽B，信噪比(SNR)，数据传输速率，覆盖范围

室内定位与通信，水下通信，射频敏感区域通信。

EM1.421​

激光雷达(LiDAR)波导(固态)

光学相控阵(OPA)或MEMS微镜扫描，飞行时间(ToF)测距：d=cΔt/2

测距精度δd，角度分辨率，帧率，探测距离Rmax​

自动驾驶，机器人导航，三维测绘。固态化是趋势。

EM1.422​

光学陀螺仪波导(环形谐振器)

萨格纳克(Sagnac)效应，旋转角速度Ω引起两反向传输光相位差Δφ=(4πRL/λc)Ω

标度因数，零偏稳定性，角随机游走，动态范围

惯性导航，姿态控制。集成光学陀螺(IOG)追求小体积、低成本。

EM1.423​

光学相干断层扫描(OCT)波导

低相干干涉，轴向分辨率δz=2ln2/π⋅λ2/Δλ，横向分辨率由物镜决定

中心波长λ0​，带宽Δλ，扫描速度(A-scan rate)，灵敏度

生物医学断层成像(眼科、皮肤科、心血管)，无损检测。

EM1.424​

内窥镜成像波导(相干光纤束)

光纤束传像，每根光纤传输一个像素，空间采样决定分辨率

光纤数N(像素数)，单丝直径d，排列方式(六角/方形)

医疗内窥镜(胃镜、肠镜)，工业管道内窥检测。分辨率受限。

EM1.425​

太阳能聚光波导

聚光器(透镜/反射镜)将阳光汇聚到波导端面，波导传导至光伏电池

聚光比C，光学效率ηopt​，波导传输损耗，均匀性

聚光光伏(CPV)，降低光伏电池成本，建筑一体化。

EM1.426​

发光二极管(LED)光提取波导

设计表面微结构(光子晶体、微透镜)或波导结构提高LED光提取效率ηext​

提取效率提升因子，光强分布(朗伯体/蝙蝠翼)

固态照明，高光效LED。克服半导体-空气界面全反射。

EM1.427​

光学隐身斗篷(变换光学波导)

坐标变换设计材料介电常数和磁导率分布ε’,μ’，引导光绕过隐藏物体

变换函数，材料参数分布(各向异性、非均匀)

电磁隐身，新型波导设计。超材料实现。

EM1.428​

超振荡透镜波导

通过设计波前相位分布，产生远场超越衍射极限的“热点”

超振荡因子F(=λ热点​/λ)，旁瓣水平，焦深

超分辨率成像，光刻，光学捕获。无需荧光标记。

EM1.429​

动量空间偏振奇点波导

在动量(k)空间产生偏振奇点(C点、L线)，对应偏振态涡旋

拓扑荷数q，奇点位置(kx​,ky​)，鲁棒性

矢量光束产生，光学操控，拓扑光子学。

EM1.430​

时空编码超表面波导

超表面单元参数(相位φ, 幅度A)在空间和时间上联合编码

空间调制函数φ(x,y)，时间调制频率Ω，时空梯度

动态波前调控(光束扫描、频移)，非互易器件。

EM1.431​

有源可编程超表面波导

集成可调元件(如PIN二极管、MEMS、液晶、相变材料)动态调控单元响应

调谐范围，响应时间，功耗，单元控制方式(全局/独立)

可重构智能表面(RIS)，动态全息，自适应光学。

EM1.432​

非互易超表面波导

打破洛伦兹互易性，实现非对称传输S21​=S12​，通过时空调制、非线性或磁光材料

非互易传输比，隔离度，工作带宽，插入损耗

光学隔离器，环行器，片上非互易光子学。

EM1.433​

手性超表面波导

对左旋/右旋圆偏振光(LCP/RCP)响应不同，圆二色性CD=(AL​−AR​)/(AL​+AR​)

圆二色谱，不对称因子g，手性光学力

手性分子传感，偏振检测，自旋光电子学。

EM1.434​

非线性超表面波导

亚波长厚度下实现高效非线性频率转换(二次谐波SHG，三次谐波THG)

非线性极化率χ(2),χ(3)，相位匹配条件，转换效率η

非线性光源(纠缠光子对)，全光信号处理，超快调制。

EM1.435​

动态全息超表面波导

超表面单元加载计算全息图(CGH)相位分布φh​(x,y)，动态更新

刷新率，全息图分辨率，衍射效率，视场角(FOV)

增强现实(AR)/虚拟现实(VR)显示，全息视频，光学加密。

EM1.436​

量子超表面波导

超表面调控量子态(偏振、路径、轨道角动量)，产生/操作纠缠态

量子态保真度F，纠缠度( concurrence )，量子门操作成功率

量子信息处理，高维量子态产生，量子计量。

EM1.437​

声学超表面波导

声学超表面控制声波波前，广义斯涅耳定律sinθt​−sinθi​=λ/(2πni​)dΦ/dx

相位梯度dΦ/dx，异常折射/反射角，声阻抗匹配

声聚焦，声隐身，降噪，声学成像。

EM1.438​

热学超表面波导

设计热导率空间分布κ(x,y)，调控热流，实现热隐身、热集中

等效热导率张量，变换热学，热流线操控

热管理，热伪装，热能收集。

EM1.439​

机械超表面波导(力学)

弹性波超表面，控制弯曲波/表面波，用于振动控制、缺陷检测

等效质量/刚度，带隙设计，波导模式

弹性波导，减振，无损检测。

EM1.440​

水声波导(海洋声学)

海洋声道(SOFAR channel)，声线弯曲，会聚区，传输损失TL计算

声速剖面c(z)，海水吸收系数α，海底声学特性

水下通信，声呐探测，海洋环境监测。

EM1.441​

地震波导(地球物理)

地壳波导(低速层)引导地震波，影响地震动放大和传播

波导层厚度H，速度对比vp​/vs​，品质因子Q

地震预警，震源定位，地球内部结构探测。

EM1.442​

引力波导(广义相对论)

大质量天体(如星系团)引力场弯曲时空，形成引力透镜，可放大和导引引力波？(理论探索)

透镜质量M，几何配置，放大因子μ

引力波天文学，探测遥远/微弱引力波源。(目前为理论概念)

EM1.443​

中微子波导(粒子物理)

中微子在致密介质(如地球)中传播，受物质效应影响发生共振振荡(MSW效应)

物质密度ρ，混合角θ12​,θ13​，质量平方差Δm2

中微子振荡实验，太阳中微子问题，中微子天文学。

EM1.444​

物质波波导(冷原子)

利用光场或磁场束缚冷原子，形成原子波导，用于原子干涉、量子模拟

原子-光/磁相互作用势，波导横向约束频率ω⊥​，原子相干时间

原子光学，原子芯片，高精度惯性传感，量子气体。

EM1.445​

自旋波波导(磁子学)

在磁性薄膜/纳米线中传播的自旋波(磁子)，色散关系ω(k)，受外场H调控

交换常数A，饱和磁化强度Ms​，外场H，阻尼系数α

低功耗信息处理，自旋波逻辑，磁子-光子耦合。

EM1.446​

拓扑绝缘体表面态波导(电子)

拓扑绝缘体(如Bi2Se3)表面存在受拓扑保护的狄拉克锥电子态，背散射抑制

表面态电导率σxy​=e2/2h，费米速度vF​，自旋-动量锁定

自旋电子学，量子计算，低功耗电子器件。

EM1.447​

石墨烯等离激元波导(可调)

石墨烯SPP传播常数β≈(ω/c)[1−(2/(σg​η0​))2]1/2，σg​为表面电导率，可电调

化学势μc​(通过栅压Vg​调节)，温度T，散射率Γ

可调太赫兹器件(调制器、传感器)，动态波前控制。

EM1.448​

过渡金属硫族化合物波导

MoS2, WS2等单层/多层，直接带隙，强激子效应，非线性光学系数大

激子束缚能Eb​，带隙Eg​，非线性系数χ(2)

纳米光子学，激子-极化激元器件，非线性光学。

EM1.449​

黑磷波导(各向异性)

褶皱晶体结构导致面内各向异性，折射率nx​=ny​，可调带隙(0.3-2 eV)

各向异性比nx​/ny​，层数N依赖的带隙Eg​(N)

偏振敏感器件，中红外光子学，可调谐光源/探测器。

EM1.450​

氮化硼波导(双曲材料)

六方氮化硼(h-BN)在特定频段(剩余射线带)呈现双曲色散ε⊥​ε∥​<0

双曲频段，声子极化激元传播长度Lprop​，高k模式

纳米尺度光压缩，超分辨成像，增强自发辐射。

EM1.451​

氧化钒波导(相变)

VO2在68°C附近发生绝缘体-金属相变，折射率n, k剧变，可逆

相变温度Tc​，相变前后光学常数对比度，循环寿命

光学开关，调制器，可重构器件，智能窗。

EM1.452​

锗硅波导(中红外)

SiGe合金波导，调节Ge组分x改变带隙和折射率，透明窗口至中红外

Ge组分x，折射率nSiGe​，波导损耗(dB/cm)

中红外集成光子学(传感、光谱)，硅基光电集成。

EM1.453​

氮化硅波导(低损耗)

Si3N4波导，宽禁带，透明窗口宽(可见-中红外)，损耗低(~0.1 dB/m)

波导截面尺寸，非线性系数γ，色散β2​

非线性光学(光频梳、超连续谱)，低损耗无源器件，量子光学。

EM1.454​

钽酸锂波导(电光)

LiTaO3，电光系数r33​，用于高速电光调制器

电光系数r33​，半波电压Vπ​，光学损伤阈值

高速调制器，集成光子学。

EM1.455​

铌酸锂波导(电光/非线性)

LiNbO3，兼具强电光效应(r33​~30 pm/V)和二阶非线性(d33​)，可质子交换或离子切片

电光系数，非线性系数deff​，光学损伤阈值，调谐效率

高速调制器(>100 GHz)，波长转换(SHG/DFG)，量子光源。

EM1.456​

砷化镓波导(有源)

GaAs，直接带隙，高电子迁移率，用于光源、探测器、调制器

带隙Eg​(对应~870 nm)，折射率n，载流子迁移率μ

有源光子集成，半导体激光器，高速电子器件。

EM1.457​

磷化铟波导(有源)

InP，直接带隙，晶格匹配可集成多种有源/无源器件

带隙Eg​(对应~1.35 μm)，折射率n

通信波段(1.3-1.6 μm)光子集成，单片集成激光器、探测器、放大器。

EM1.458​

硅基有机混合波导

硅波导上旋涂/蒸镀有机非线性/电光材料，结合硅的成熟工艺和有机材料的高非线性

有机材料非线性系数χ(2),χ(3)，热稳定性，工艺温度

高速电光调制器，非线性光学器件，降低成本。

EM1.459​

钙钛矿波导(发光/非线性)

有机-无机杂化钙钛矿(如MAPbI3)，高光致发光量子产率(PLQY)，大非线性系数

PLQY，带隙可调Eg​，非线性系数χ(3)，缺陷容忍度高

发光器件(激光、LED)，太阳能电池，非线性光学。稳定性是挑战。

EM1.460​

水凝胶波导(刺激响应)

聚合物网络含水量高，折射率n≈1.33，可响应pH、温度、离子浓度等溶胀/收缩

溶胀比Q，响应时间τ，折射率变化Δn

生物传感器，软体机器人，自适应光学。

EM1.461​

液晶波导(可调)

液晶分子取向受电场/光/热控制，折射率neff​变化，相位调制Δφ=(2π/λ)ΔnL

双折射Δn，响应时间，驱动电压V，阈值电压Vth​

可调滤波器，相位调制器，光束偏转。

EM1.462​

光纤光栅传感器网络

多个FBG/LPG串联在一根光纤上，波长/时分/空分复用，解调波长漂移ΔλB​

复用容量(传感器数量)，空间分辨率，解调速度，精度

大规模结构健康监测(桥梁、飞机、管道)，准分布式传感。

EM1.463​

分布式光纤传感(OTDR)

光时域反射(OTDR)，检测背向瑞利散射，P(z)=P0​exp(−2αz)S(z)

空间分辨率δz，传感距离L，测量时间，信噪比(SNR)

长距离应变/温度/振动分布式测量，周界安防，管道监测。

EM1.464​

光纤法布里-珀罗传感器

光纤内/端面构成FP腔，腔长L变化引起干涉光谱漂移

腔长L，精细度F，灵敏度Δλ/ΔL，多光束干涉

高精度位移、压力、温度、声波传感。

EM1.465​

光纤Sagnac干涉仪(陀螺)

萨格纳克效应，旋转角速度Ω引起两反向光相位差Δφ=(4πRL/λc)Ω

标度因数，零偏稳定性，随机游走系数

光纤陀螺仪(FOG)，惯性导航，旋转传感。

EM1.466​

光纤迈克尔逊干涉仪

两臂光程差ΔL，输出光强I∝cos(2πΔL/λ)，对ΔL变化敏感

臂长差ΔL，相干长度Lc​，相位灵敏度δφ

高灵敏度位移、振动、折射率传感。需偏振控制。

EM1.467​

光纤马赫-曾德尔干涉仪

两臂相位差Δφ=(2π/λ)Δneff​L，输出I∝cos2(Δφ/2)

干涉臂长度差L，相位灵敏度，环境抗扰性

高灵敏度传感(应变、温度、折射率)，水听器。

EM1.468​

白光干涉光纤传感器

宽谱光源，干涉信号包络峰值对应零光程差位置，绝对测量

光源相干长度Lc​，包络定位精度，测量范围

绝对距离测量，多路复用传感，低相干干涉。

EM1.469​

荧光光纤传感器

传感端荧光物质受激发射荧光，强度/寿命/波长受被测物调制

荧光强度I，寿命τ，淬灭常数Ksv​

pH，氧气，离子浓度，生物分子检测。

EM1.470​

化学发光光纤传感器

化学反应产生光，光纤收集光强ICL​，与反应物浓度相关

化学发光强度ICL​，反应动力学，检测限

生化分析，免疫分析，环境监测。无需激发光源。

EM1.471​

生物发光光纤传感器

生物体(如萤火虫)发光反应，IBL​与ATP等生物标志物浓度相关

生物发光强度IBL​，特异性，生物相容性

活体成像，微生物检测，细胞活性分析。

EM1.472​

光纤粒子图像测速(PIV)

光纤束导像，记录示踪粒子运动，互相关分析得流速场v(x,y)

空间分辨率，时间分辨率(帧率)，流速范围

微流控流场测量，血液流速测量，燃烧诊断。

EM1.473​

光纤激光多普勒测速

多普勒频移fD​=2nvcosθ/λ，v为流速，θ为光束与流向夹角

速度分辨率δv，动态范围，空间分辨率

非接触流速测量(血流、气流、工业流程)。

EM1.474​

光纤布里渊分布式传感

受激布里渊散射，布里渊频移νB​和增益gB​与应变ε、温度T线性相关

空间分辨率δz，应变精度δε，温度精度δT，传感距离L

长距离分布式应变/温度传感(几十至上百公里)，结构健康监测。

EM1.475​

光纤拉曼分布式温度传感

反斯托克斯拉曼散射光强IaS​对温度T敏感，IaS​∝1/[exp(hΔν/kT)−1]

温度精度δT，空间分辨率δz，测量时间t

分布式温度传感(火灾报警、电力电缆监测)，空间分辨率通常优于布里渊传感。

EM1.476​

光纤荧光寿命传感

荧光衰减寿命τ测量，I(t)=I0​exp(−t/τ)，τ受微环境影响

寿命测量精度δτ，时间分辨率，淬灭分析

氧气传感，pH传感，细胞微环境成像。抗光源波动和光漂白。

EM1.477​

光纤pH传感器

基于pH敏感染料(如酚红)的吸光度或荧光变化，或基于pH敏感水凝胶的光纤FP腔

pH测量范围，精度，响应时间，可逆性

生物体内pH监测(胃、血管)，环境水监测。

EM1.478​

光纤气体传感器

基于气体特征吸收(如TDLAS)或敏感涂层荧光/折射率变化

气体种类，检测限(ppm/ppb)，响应时间，选择性

环境监测(CO2, CH4)，工业过程控制，呼气分析。

EM1.479​

光纤离子浓度传感器

离子选择性膜/染料，电位法或光学法测量离子活度ai​

离子种类(Na+, K+, Ca2+, Cl-)，检测限，选择性系数

血液离子分析，水质监测，细胞离子活动。

EM1.480​

光纤DNA/蛋白质传感器

光纤表面固定探针(DNA、抗体)，特异性结合靶分子导致折射率/荧光变化

检测限(摩尔浓度)，特异性，再生性，多路复用能力

基因检测，疾病标志物检测，食品安全。

EM1.481​

光纤细胞传感器

光纤端面/表面培养细胞，细胞状态变化(形态、代谢)导致光学信号改变

细胞种类，检测参数(增殖、凋亡、阻抗)，实时性

药物筛选，毒性测试，细胞力学研究。

EM1.482​

光纤神经信号记录

光纤植入脑部，结合荧光钙指示剂(如GCaMP)记录神经元活动ΔF/F

空间分辨率，时间分辨率，记录深度，生物相容性

神经科学在体研究，脑机接口。

EM1.483​

光纤光声成像

脉冲激光经光纤传导至组织，产生超声，光纤超声传感器接收

空间分辨率(横向/轴向)，成像深度，帧率

内窥光声成像，功能成像(血氧、血流)。

EM1.484​

光纤OCT内窥镜

微型化OCT探头集成于光纤/导管，实现腔内实时断层成像

探头直径，扫描方式(旋转/径向)，成像速度(A-line rate)

心血管OCT，胃肠道OCT，支气管OCT。

EM1.485​

光纤荧光内窥镜

光纤传像/扫描，结合荧光造影剂(如吲哚菁绿ICG)进行荧光成像

激发/发射波长，灵敏度，信噪比，特异性

肿瘤边界界定，淋巴结成像，血管造影。

EM1.486​

光纤共聚焦显微镜

单模光纤作为点光源和探测器，共聚焦针孔实现层析，扫描成像

横向分辨率(~1.22λ/NA)，轴向分辨率，成像深度

在体细胞级成像(皮肤、眼)，内窥共聚焦显微镜。

EM1.487​

光纤双光子显微镜

双光子激发，波长~2倍单光子，穿透更深，荧光波长更短

激发波长λex​，脉冲宽度τ，平均功率Pavg​

深层组织成像(脑、皮肤)，光损伤小。光纤传能需特殊光子晶体光纤。

EM1.488​

光纤超分辨率显微镜

基于单分子定位(STORM/PALM)或受激发射损耗(STED)，突破衍射极限

空间分辨率(< λ/2)，定位精度δx，成像速度

纳米尺度生命过程观察，内窥超分辨成像是挑战。

EM1.489​

光纤光学捕获(光镊)

光纤端面输出强聚焦光场，形成光阱，势阱深度$U∝α

E

^2，α$为极化率

EM1.490​

光纤光遗传学刺激

光纤导入特定波长光(如蓝、黄)至脑特定区域，激活/抑制神经元

光功率密度P(mW/mm²)，刺激参数(频率、脉宽)

神经环路功能解析，神经疾病(帕金森、癫痫)治疗探索。

EM1.491​

光纤激光手术刀

高功率激光(如Ho:YAG, Er:YAG)经光纤传导，汽化、切割、凝固组织

激光波长λ，功率P，脉冲能量E，组织吸收系数μa​

微创手术(泌尿外科、耳鼻喉)，精确切割，止血。

EM1.492​

光纤光热治疗

光纤导入近红外光(如808 nm)，被纳米颗粒(金纳米棒)吸收产热，消融肿瘤

激光参数(λ, P, t)，纳米颗粒光热转换效率η，温升ΔT

肿瘤靶向治疗，与成像结合实现诊疗一体化。

EM1.493​

光纤光动力治疗

光纤导入特定波长光，激活光敏剂(如卟啉)产生单线态氧，杀伤细胞

光剂量(J/cm2)，光敏剂浓度，氧浓度

肿瘤治疗，抗微生物感染。需氧参与。

EM1.494​

光纤药物释放控制

光纤传导光/热触发药物载体(如脂质体、水凝胶)释放药物

触发方式(光、热)，释放动力学，控制精度

定时定点给药，个体化治疗。

EM1.495​

光纤血糖监测

基于近红外光谱或植入式荧光传感器，检测组织间液葡萄糖浓度

检测精度(MARD)，滞后时间，传感器寿命(天)

糖尿病连续监测，减少指尖采血。

EM1.496​

光纤血氧监测

脉搏血氧测定，基于HbO2和Hb对不同波长(如660nm, 940nm)吸收差异

血氧饱和度SpO2​，脉率

患者监护，运动生理。透射式或反射式。

EM1.497​

光纤血压监测

基于脉搏波传导时间(PWV)或容积脉搏波分析，估算血压

收缩压/舒张压精度(mmHg)，连续监测能力

可穿戴连续血压监测，心血管健康管理。

EM1.498​

光纤心音监测

光纤麦克风/加速度计记录心音信号S1​, S2​，分析心音图(PCG)

心音频率成分，强度，时间间隔

心脏瓣膜疾病筛查，心功能评估。

EM1.499​

光纤胃肠pH监测

植入式光纤pH传感器长期监测胃/食道pH值，诊断胃食管反流

pH测量范围(1-14)，精度，长期稳定性(24-48h)

胃食管反流病诊断，胃酸分泌研究。

EM1.500​

光纤颅内压监测

光纤压力传感器植入颅腔，监测颅内压(ICP)，正常值7-15 mmHg

压力测量范围，精度(mmHg)，漂移，生物相容性

颅脑损伤、脑水肿、脑积水患者监护。

EM1.501​

光纤胎儿监护

光纤传感器监测胎心率(FHR)和宫缩压力，多普勒超声或压力传感原理

胎心率范围(110-160 bpm)，宫缩压力(mmHg)，信号质量指数(SQI)

产前监护，评估胎儿健康状况，降低围产期风险。

EM1.502​

光纤睡眠监测

光纤传感器(压力、呼吸、心率)集成床垫/穿戴设备，监测睡眠结构(清醒、浅睡、深睡、REM)

睡眠效率，各期占比，呼吸暂停低通气指数(AHI)，心率变异性(HRV)

睡眠障碍(如失眠、睡眠呼吸暂停)筛查，家庭睡眠监测。

EM1.503​

光纤情绪识别

分析生理信号(心率、呼吸、皮电)模式，结合机器学习模型识别情绪状态(愉悦、压力、悲伤)

生理信号特征(时域、频域、非线性)，分类准确率，实时性

情感计算，心理健康评估，人机交互。

EM1.504​

光纤虚拟现实触觉

光纤传感器测量手指关节角度/力，并搭配光纤致动器提供力反馈，Ffeedback​=f(θ,interaction)

自由度(DoF)，力反馈范围(N)，延迟(ms)

VR/AR触觉交互，远程操控，康复训练。

EM1.505​

光纤机器人传感

光纤FBG、F-P等传感器嵌入机器人关节/皮肤，测量应变、力、温度、形状

传感器数量，空间分辨率，采样率，多模态融合

机器人 proprioception 和外感知，灵巧操作，人机协作安全。

EM1.506​

光纤无人机通信

光纤制导无人机(FOG)，光纤从地面站放出，实时传输高清视频和控制信号，低延迟

光纤长度(决定航程)，数据传输速率(Gbps)，抗电磁干扰(EMI)能力

军事侦察，灾难救援，持久监视。光纤易断裂是挑战。

EM1.507​

光纤水下通信

蓝绿激光(450-550nm)光纤耦合至水下，海水窗口损耗较低，传输距离L受衰减系数c(λ)限制

衰减系数c(λ)(m⁻¹)，带宽-距离积，对准难度

水下无线光通信(UWOC)，潜艇通信，海底观测网接口。

EM1.508​

光纤电力设备监控

光纤传感器监测变压器绕组温度、电流(法拉第效应)、局部放电

温度范围，电流测量精度，局部放电检测灵敏度(pC)

智能电网，电力设备状态在线监测，故障预警。

EM1.509​

光纤桥梁结构监测

分布式光纤传感(如BOTDR/BOTDA)监测桥梁应变、温度、裂缝、振动长期分布

监测长度(km)，应变精度(με)，空间分辨率(m)，长期稳定性

大型桥梁(斜拉桥、悬索桥)健康监测，寿命评估，安全预警。

EM1.510​

光纤管道泄漏检测

分布式声波传感(DAS)监测管道沿线振动/声波信号，识别泄漏引起的负压波或声发射

空间分辨率(米级)，定位精度(米)，误报率，检测阈值(泄漏率)

油气管道、输水管线泄漏监测与定位，预防重大事故。

EM1.511​

光纤周界安防

光纤作为传感介质，入侵振动/压力扰动导致后向瑞利散射信号变化，模式识别分类事件

防区长度(km)，入侵类型识别率，定位精度，环境(风、雨)抗干扰性

边境、机场、核电站等重要区域入侵探测，分布式、无源。

EM1.512​

光纤地震监测

超长距离分布式光纤传感(DAS或DTS)记录地震波引起的应变/振动，用于地震检测和成像

灵敏度(应变/√Hz)，频带(0.001-100 Hz)，探测距离(>100 km)

地震预警，地球结构成像(地震学)，火山活动监测。

EM1.513​

光纤火山活动监测

光纤监测火山地区应变、温度、次声波，预测喷发前兆

多参数(应变、温度、声)同步监测，长期稳定性，耐高温性

火山学研究，喷发预警，保障生命安全。

EM1.514​

光纤冰川运动监测

光纤嵌入冰川，监测内部应变、温度、流速，研究冰川动力学

极端低温耐受性(< -30°C)，应变测量范围(大变形)，空间分布

冰川学，气候变化研究，冰川崩塌预警。

EM1.515​

光纤海洋温盐深探测

分布式光纤传感(DTS)测量海水温度剖面，结合电导率推算盐度，深度由压力换算

温度精度(±0.01°C)，空间分辨率(米)，垂直剖面范围

海洋环流研究，气候变化监测，渔业资源评估。

EM1.516​

光纤空间引力波探测

如LISA计划，星间激光干涉测距，光纤用于星载激光器、相位计等子系统稳定与连接

臂长(百万公里)，位移噪声水平(~10 pm/√Hz @ 1 mHz)，激光频率稳定性

空间低频引力波(0.1 mHz - 1 Hz)探测，研究超大质量黑洞并合等。

EM1.517​

光纤原子钟

飞秒光频梳将光学原子钟(如锶晶格钟)的光学频率fopt​下转换到微波，光纤传输与比对

频率稳定度σy​(τ)，不确定度，光梳重复频率frep​

时间基准，精密测量，导航，基础物理检验。

EM1.518​

光纤频率传递

高稳激光频率通过光纤链路远距离传递，补偿光纤相位噪声φnoise​(t)，fout​=fin​+δfcomp​

传递稳定度，补偿带宽，链路长度(百公里级)，可搬运性

时间频率比对，望远镜阵列同步，加速器同步。

EM1.519​

光纤量子网络

量子态(如纠缠光子对)通过光纤信道在节点间分发，基于量子中继克服损耗

信道损耗(dB/km)，量子比特率，纠缠保真度F，节点距离

广域量子通信，分布式量子计算，量子传感网络。

EM1.520​

光纤经典-量子接口

量子存储器(如稀土掺杂晶体)与光纤耦合，实现光子与固态量子比特的相干转换

存储效率η，存储时间τ，保真度F，带宽Δν

量子中继，量子网络混合架构。

EM1.521​

光纤量子密钥分发网络

多用户通过光纤网络进行量子密钥分发(QKD)，采用可信中继或量子中继

网络拓扑(星型、环型、网格)，密钥生成速率，安全距离，用户数

政务、金融、能源等领域的安全通信网络。

EM1.522​

光纤量子隐形传态

利用量子纠缠和经典通信，传输未知量子态$

ψ⟩，

ψ⟩_A→

EM1.523​

光纤量子中继

分段纠缠分发与纠缠交换，克服信道指数损耗，最终距离Ltot​与节点数N呈线性关系

中继节点效率ηnode​，纠缠交换成功率，存储时间

实现长距离量子通信的关键技术。

EM1.524​

光纤量子计算网络

分布式量子计算，各量子处理器通过光纤共享纠缠资源，协同完成计算任务

处理器间连接度，门操作保真度，通信开销，可扩展性

大规模量子计算的可行架构之一。

EM1.525​

光纤量子传感网络

基于量子资源(纠缠、压缩态)的分布式光纤传感网络，突破标准量子极限(SQL)

灵敏度提升超越SQL的倍数，空间分辨率，多参数感知

分布式微弱信号测量(磁场、应变、温度)，物理常数测量。

EM1.526​

光纤微波光子雷达

光子技术产生、处理、接收微波雷达信号，光纤提供低损耗传输和真延时

瞬时带宽(GHz)，时间带宽积，动态范围，抗干扰能力

高分辨率合成孔径雷达(SAR)，电子战，宽带雷达。

EM1.527​

光纤相控阵雷达

光纤真延时网络(TTD)为相控阵雷达各阵元提供精确延时τi​，实现宽带波束无畸变扫描

阵元数N，延时精度δτ，扫描角范围Θ，带宽

多功能相控阵雷达，同时多波束，低副瓣。

EM1.528​

光纤合成孔径雷达

光纤陀螺(FOG)和光纤数据链用于机载/星载SAR平台运动补偿和高数据率回传

运动测量精度，数据率(Gbps)，作用距离(km)

高分辨率对地观测，地形测绘，动目标检测。

EM1.529​

光纤激光雷达阵列

光纤激光器作为发射源，光纤放大器提升功率，光纤网络分束/延时，光纤耦合探测器接收

激光脉冲能量Ep​，重复频率frep​，阵列规模，测距精度

三维成像，大气探测，风场测量。

EM1.530​

光纤太赫兹产生与探测

光电导天线(PCAs)或非线性晶体(如DAST)集成于光纤耦合模块，光纤传输泵浦光

太赫兹频段，平均功率，动态范围，信噪比(SNR)

太赫兹时域光谱(THz-TDS)，无损检测，安全检查。

EM1.531​

光纤中子探测

中子与闪烁体(如Li-6, Gd)反应产生带电粒子，激发闪烁光，光纤传导至光电倍增管(PMT)

中子探测效率，γ射线甄别比，时间分辨率

核反应堆监测，中子散射实验，国土安全(特殊核材料探测)。

EM1.532​

光纤X射线探测

X射线激发闪烁体(如CsI(Tl), LYSO)发光，或直接作用于光纤(产生切伦科夫光)

能量分辨率，探测效率，空间分辨率

医疗影像(CT、PET)，高能物理，工业CT。

EM1.533​

光纤伽马射线探测

伽马射线与闪烁体相互作用，产生闪烁光，光纤传输

能量分辨率(ΔE/E)，时间分辨率(用于符合探测)

核医学(PET, SPECT)，环境辐射监测，天体物理。

EM1.534​

光纤宇宙线探测

宇宙线粒子穿过闪烁体产生切伦科夫光或闪烁光，光纤阵列收集，确定粒子方向和能量

探测面积(km²)，角分辨率，能量分辨率

大型宇宙线观测站(如IceCube中继)，极高能宇宙线研究。

EM1.535​

光纤中微子探测

中微子与介质相互作用产生带电粒子(如μ子)发出切伦科夫光，大量光电倍增管(通过光纤同步)组成阵列探测

探测体积(km³)，光电倍增管数量，时间同步精度(ns)

中微子天文台(如IceCube, KM3NeT)，研究中微子振荡、天体物理中微子。

EM1.536​

光纤暗物质探测

探测弱相互作用大质量粒子(WIMP)与原子核反冲产生的微弱光/热信号，低本底、深地实验

能量阈值(keV)，本底计数率(events/kg/day)，靶材料

暗物质直接探测实验(如LUX-ZEPLIN, PandaX)，需极低放射性本底。

EM1.537​

光纤引力波探测(辅助)

地面引力波探测器(如LIGO, Virgo)中，光纤用于高功率激光传输、信号提取、控制回路等辅助系统

光纤激光器功率，相位噪声，模态清洁，锁相环带宽

引力波探测的关键支撑技术，提高探测器灵敏度。

EM1.538​

光纤时间传递

通过光纤链路传递高精度时间信号(1 PPS, 10 MHz)，补偿光纤时延变化Δτ(t)

时间稳定度(ps级别)，传递距离(百-千公里)，双向比对技术

时间频率比对，金融交易同步，5G基站同步。

EM1.539​

光纤频率梳传递

飞秒光学频率梳的重复频率frep​和载波包络偏移频率fCEO​通过光纤链路稳定传递

频率稳定度σy​(τ)，相干性保持，链路噪声抑制

光学频率标准传递，精密光谱学，绝对距离测量。

EM1.540​

光纤光学时钟网络

多个光学原子钟通过光纤频率传递链路连接比对，形成网络，产生更稳定的“综合时钟”

网络综合稳定度，节点数量，地理分布

下一代时间基准，大地测量，基础物理检验(如物理常数变化)。

EM1.541​

光纤光学授时

为远端用户提供高精度、高稳定的时间和频率参考，tuser​=tmaster​+τprop​+τcorr​

授时精度(纳秒级)，可靠性，覆盖范围

卫星导航增强，深空探测，科学实验同步。

EM1.542​

光纤同步加速器

光纤网络为同步加速器各子系统(磁铁电源、射频、束流诊断)提供精确时钟和触发信号

同步精度(ps)，抖动(jitter)，抗辐射能力

大型加速器装置(如上海光源)的时序神经，确保束流稳定。

EM1.543​

光纤自由电子激光

光纤传输种子激光、同步时钟，并用于束流诊断信号回传，在FEL装置中关键作用

种子激光功率/稳定性，时间抖动，数据带宽

硬X射线自由电子激光(如European XFEL)，超快科学。

EM1.544​

光纤粒子加速器

光纤用于加速器激光等离子体加速(LPA)中的驱动激光传输、诊断和同步控制

激光脉冲能量(J)，脉冲宽度(fs)，指向稳定性

紧凑型粒子加速器，未来小型化应用(如放疗)。

EM1.545​

光纤等离子体加速

高强度激光脉冲通过光纤传输并聚焦至气体靶，产生等离子体波加速电子

加速梯度(GV/m)，电子束能量(GeV)，能散度(%)

未来高能对撞机，紧凑型辐射源。

EM1.546​

光纤惯性约束聚变

高功率激光驱动器(如NIF)中，光纤用于前端激光脉冲的整形、传输和诊断

脉冲能量(kJ)，脉冲形状(整形)，信噪比(>10¹⁰)

激光聚变点火，能源研究。

EM1.547​

光纤磁约束聚变

在托卡马克等装置中，光纤用于等离子体诊断(干涉、光谱、汤姆逊散射)、数据传输

诊断空间/时间分辨率，抗辐射能力，数据传输速率

国际热核实验堆(ITER)等聚变装置，等离子体控制。

EM1.548​

光纤核反应堆监测

耐辐射光纤传感器监测反应堆内部温度、压力、应变、中子通量、水位等

耐辐射剂量(Gy)，温度范围(>1000°C)，长期稳定性

核电站安全监测，延长寿命，严重事故监测。

EM1.549​

光纤核废料监测

在核废料地质处置库中，光纤传感器长期监测温度、应力、湿度、辐射场

监测年限(万年尺度)，耐腐蚀性，信号远程传输

高放废物地质处置安全评估，长期监测预警。

EM1.550​

光纤放射治疗监测

光纤辐射剂量计(如闪烁体/光导)实时监测放疗(如质子、重离子)剂量分布D(x,y,z)

剂量测量精度(%)，空间分辨率(mm)，实时性

放疗剂量验证，在线剂量监测，提高治疗精度。

EM1.551​

光纤质子治疗监测

质子束照射组织产生瞬发γ射线，光纤闪烁探测器阵列测量，反演布拉格峰位置

伽马射线探测效率，位置分辨率(mm)，时间符合

质子治疗在线范围验证，确保肿瘤靶区剂量准确。

EM1.552​

光纤重离子治疗监测

类似质子治疗监测，重离子束产生碎片或正电子发射，光纤PET或飞行时间法监测

碎片/正电子探测效率，飞行时间分辨率(ps)

碳离子等重离子治疗在线监测，更复杂的核反应。

EM1.553​

光纤硼中子俘获治疗

BNCT中，光纤热中子通量监测仪实时测量治疗位置中子通量Φth​

热中子灵敏度，伽马甄别比，实时通量读数

BNCT治疗过程监测，确保中子场与计划一致。

EM1.554​

光纤光声断层成像

多路光纤传导脉冲激光并接收超声，三维反演得到吸收体分布μa​(x,y,z)

空间分辨率(横向/轴向)，成像深度(厘米级)，帧率

小动物全身成像，乳腺癌早期诊断，血管生成研究。

EM1.555​

光纤光声显微成像

高数值孔径(NA)光学聚焦和高频超声检测，实现高分辨率光声成像

空间分辨率(微米级)，成像深度(~1 mm)，声分辨率

细胞及微血管成像，皮肤黑色素瘤检测，脑功能成像。

EM1.556​

光纤光声内窥镜

微型化光纤超声传感器(如FPI)集成于内窥镜前端，实现腔内光声成像

探头直径(< 3 mm)，扫描方式(旋转/径向)，成像速度

胃肠道、心血管、呼吸道早期癌症检测，在体分子成像。

EM1.557​

光纤光声分子成像

结合外源性造影剂(如金纳米棒、吲哚菁绿)，特异性标记生物分子(如EGFR)

造影剂靶向性，信噪比提升，多光谱分离能力

肿瘤分子分型，药物疗效评估，基因表达成像。

EM1.558​

光纤光声功能成像

测量血红蛋白浓度[HbO2​], [HbR]，计算血氧饱和度sO2​和血流速度

血氧定量精度，血流速度测量范围，动态监测能力

脑功能激活成像，肿瘤缺氧评估，治疗效果监测。

EM1.559​

光纤光声结构成像

基于组织固有光学吸收对比(如黑色素、血红蛋白)，显示解剖结构

对比度，穿透深度(几厘米)，空间分辨率(百微米级)

血管网络成像，淋巴结定位，手术导航。

EM1.560​

光纤光声血流成像

高帧率光声成像捕捉红细胞运动，多普勒或相关分析法计算血流速度v

血流速度测量范围(mm/s)，时空分辨率，灵敏度

肿瘤血流灌注评估，药物对血管影响，微循环研究。

EM1.561​

光纤光声肿瘤成像

利用肿瘤高血管化和代谢特点(高吸收)，成像肿瘤形态、血管、血氧

肿瘤对比度，检出灵敏度(最小尺寸)，特异性

癌症早期检测，边界界定，活检引导。

EM1.562​

光纤光声脑成像

透过颅骨或开窗，成像脑皮层血管、血氧、功能激活，或结合超声波穿透更深

成像深度(穿透颅骨挑战)，时空分辨率，功能激活信噪比

神经科学(如fPAM)，卒中监测，脑肿瘤成像。

EM1.563​

光纤光声心血管成像

成像血管壁、斑块成分(脂质、钙化、出血)，评估斑块易损性

成分鉴别能力，空间分辨率(区分斑块纤维帽)，穿透深度

动脉粥样硬化斑块易损性评估，预防心梗、脑卒中。

EM1.564​

光纤光声皮肤成像

高分辨率成像皮肤微血管、黑色素、胶原蛋白，评估烧伤深度、皮肤病

分辨率(达10 μm)，成像深度(1-2 mm)，无创

皮肤癌(黑色素瘤)诊断，烧伤评估，美容疗效评估。

EM1.565​

光纤光声眼科成像

成像眼后节(视网膜、脉络膜)血管和血氧，诊断老年性黄斑变性、糖尿病视网膜病变

安全激光能量限值，分辨率(区分视网膜层)，动物到临床转化挑战

眼科疾病诊断，视网膜功能研究。

EM1.566​

光纤光声牙科成像

成像牙齿和牙周组织，检测龋齿、牙髓炎、牙周病

分辨龋齿深度，成像牙根、牙周韧带能力，安全

牙科诊断，治疗规划。

EM1.567​

光纤光声骨科成像

成像骨微结构、血管长入，监测骨折愈合、骨整合、骨质疏松

骨组织穿透能力(超声优势)，血管与骨同时成像

骨科植入体监测，骨折愈合评估，骨代谢研究。

EM1.568​

光纤光声妇科成像

经阴道或经直肠探头，成像子宫、卵巢，诊断子宫肌瘤、卵巢癌

探头设计(兼顾分辨率与视野)，安全与舒适性

妇科肿瘤早期诊断，生育功能评估。

EM1.569​

光纤光声儿科成像

针对儿童(尤其是新生儿)的小型化、快速、无创成像，如颅脑、肺部

安全性(更低激光能量)，快速成像(减少运动伪影)，小型探头

新生儿脑损伤评估，先天性心脏病筛查，儿童肿瘤诊断。

EM1.570​

光纤光声小动物成像

全身或局部高分辨率成像，用于肿瘤学、神经科学、药物开发等研究

空间分辨率(百微米级)，全身成像视野，多光谱能力

临床前研究，疾病模型验证，药物筛选与疗效评估。

EM1.571​

光纤光声大动物成像

用于猪、狗、猴等，更接近人类生理，用于转化医学研究

成像深度需求更大，麻醉与生理监测配合，探头适应性

手术导航研究，医疗器械测试，治疗策略验证。

EM1.572​

光纤光声植物成像

成像叶片血管、水分运输、光合作用相关色素，研究植物生理

叶片透明组织成像，长时间活体监测，环境控制

植物生理学，胁迫响应研究，农作物表型分析。

EM1.573​

光纤光声材料表征

测量材料光学吸收系数μa​、热学特性、弹性模量，或检测内部缺陷

非接触、无损，三维空间分辨率，可测材料种类广

薄膜涂层分析，复合材料缺陷检测，电池电极表征。

EM1.574​

光纤光声文化遗产

分析壁画、油画等艺术品分层结构、颜料成分、老化状况，无损

无损深度分析，化学成分敏感性，高空间分辨率

艺术品鉴定、修复指导，考古研究。

EM1.575​

光纤光声安检

探测隐藏的爆炸物、毒品、武器，基于其特征吸收光谱

多光谱识别能力，穿透包装/衣物能力，成像速度

机场、车站安检，邮件包裹检查，反恐防爆。

EM1.576​

光纤光声无损检测

检测金属/复合材料的内部裂纹、脱粘、腐蚀等缺陷

缺陷检测灵敏度，分辨率，可检材料厚度

航空航天结构，压力容器，焊接质量检测。

EM1.577​

光纤光声地质勘探

模拟地震勘探，光声产生地下声波，接收反射波，反演地层结构

激发能量，探测深度，地层分辨率

浅层地质结构勘探，矿产资源调查，工程地质勘查。

EM1.578​

光纤光声海洋探测

水下目标探测、海底地貌测绘、海洋生物研究

水下声波激发与接收，抗水压设计，距离分辨率

水下目标识别，海底资源勘探，海洋生物学。

EM1.579​

光纤光声空间探测

极端环境(如深海、太空)下的物质成分分析与成像

系统鲁棒性，轻量化，低功耗，自主性

行星车物质分析(如模拟火星探测)，深海热液口研究。

EM1.580​

光纤光声军事侦察

探测隐蔽目标(如地雷、伪装)、化学战剂，或用于狙击手探测

作用距离，目标识别率，隐蔽性，环境适应性

战场侦察，化武探测，反狙击。

EM1.581​

光纤光声消防搜救

穿透烟雾成像，探测被困人员、火源、建筑结构完整性

烟雾穿透能力，生命体征(呼吸、心跳)探测，实时性

火灾现场搜救，消防员态势感知。

EM1.582​

光纤光声医疗机器人

集成光声成像的机器人辅助手术系统，实时提供组织结构和功能信息

成像探头小型化与灵活性，图像引导精度，与机器人控制系统集成

机器人辅助肿瘤切除术，前列腺手术，神经外科。

EM1.583​

光纤光声手术导航

术中实时成像，显示肿瘤边界、血管，指导手术切除范围

实时性(视频速率)，与手术器械配准精度，无菌操作兼容性

肿瘤精准切除(如乳腺癌保乳术)，血管吻合指导。

EM1.584​

光纤光声治疗监控

实时监测光热/光动力治疗中的温度T(r,t)或氧合状态，实现闭环控制

温度测量精度(°C)，血氧监测实时性，反馈控制算法

肿瘤热疗/光动力治疗剂量控制，避免过度或不足治疗。

EM1.585​

光纤光声药物筛选

高通量筛选平台，监测药物对细胞/类器官结构、功能、代谢的影响

通量(孔板数量)，多参数获取，长时间活体监测

新药研发，个性化用药方案测试。

EM1.586​

光纤光声基因测序

检测DNA合成时释放的微量热或pH变化(理论探索)，实现快速低成本测序

单碱基识别灵敏度，读取长度，测序速度

下一代测序技术潜在路径，目前处于早期研究。

EM1.587​

光纤光声蛋白质组学

检测蛋白质与配体结合引起的构象变化或热力学信号，用于蛋白质相互作用研究

结合常数Kd​测量，高通量，无需标记

蛋白质功能研究，药物靶点发现。

EM1.588​

光纤光声代谢组学

监测细胞/组织代谢活动(如耗氧、产热)，反映代谢表型

代谢速率测量，时空分辨率，活体、无标记

癌症代谢重编程研究，疾病诊断，药物代谢分析。

EM1.589​

光纤光声细胞分析

单细胞水平成像分析细胞形态、力学特性、代谢活动

单细胞灵敏度，多参数分析，细胞吞吐量

循环肿瘤细胞检测，免疫细胞分析，细胞力学研究。

EM1.590​

光纤光声微生物检测

快速检测细菌、真菌，基于其特异性光谱特征或标记的造影剂

检测限(CFU/mL)，检测时间(分钟级)，特异性

食品安全，临床感染快速诊断，环境微生物监测。

EM1.591​

光纤光声病毒检测

检测病毒颗粒或病毒抗原，利用抗体偶联的纳米颗粒增强信号

检测限(病毒拷贝数)，特异性，检测速度

快速病毒筛查(如流感、HIV、SARS-CoV-2)，流行病监测。

EM1.592​

光纤光声细菌检测

区分细菌种类，甚至抗生素敏感性(AST)，基于代谢活性或特征成分

菌种鉴定准确率，药敏结果时间(比传统方法快)

感染病原体快速诊断，指导抗生素合理使用。

EM1.593​

光纤光声毒素检测

检测食物、环境中的生物毒素(如黄曲霉毒素、肉毒杆菌毒素)

毒素种类，检测限(ng/mL)，假阳性/阴性率

食品安全快检，生物反恐。

EM1.594​

光纤光声环境污染

监测空气、水、土壤中的污染物(如PM2.5、重金属离子、有机污染物)

污染物种类，浓度检测范围，现场部署能力

环境在线监测，污染源追踪，生态评估。

EM1.595​

光纤光声食品安全

检测农兽药残留、非法添加剂、病原微生物、新鲜度

多残留检测能力，快速(分钟级)，便携化

农产品现场快检，进出口检验，餐桌安全保障。

EM1.596​

光纤光声水质监测

实时监测水体COD、BOD、重金属、藻类毒素、微生物指标

在线连续监测，多参数同步，抗生物污染

饮用水安全，污水处理厂过程控制，河湖水质监测。

EM1.597​

光纤光声空气质量

监测室内外空气中VOCs、甲醛、NOx、SO2、臭氧、花粉等

气体种类，ppb级别检测限，响应时间

智能家居，城市空气质量网格化监测，工业排放监控。

EM1.598​

光纤光声温室气体

高灵敏度监测CO2、CH4、N2O等温室气体浓度及碳通量

检测精度(ppm/ppb)，长期稳定性，碳源汇分析能力

气候变化研究，碳排放核查，农业甲烷监测。

EM1.599​

光纤光声气候变化

集成多种传感器(气体、温度、湿度、辐射)，研究局地微气候与全球变化关系

多参数协同观测，长期数据记录，极端环境耐受性

高山、极地、海洋等恶劣环境下的气候研究。

EM1.600​

光纤光声宇宙学观测

地基大型望远镜阵列的时间频率同步、数据高速传输，或空间探测器的极端环境传感

时间同步精度(ps)，数据率(Tbps)，抗辐射/低温能力

平方公里阵列(SKA)等大型射电望远镜，深空探测器。

芯片封装互连​

微带线(EM1.216)、带状线(EM1.222)、共面波导(EM1.219)

特性阻抗Z_0、传播延迟t_pd、损耗α

尺寸微小，工艺变异，高频损耗，阻抗匹配

硅通孔(TSV)​

圆柱传输线(类似同轴)、损耗模型(EM1.209-EM1.213)

直径、深宽比、绝缘层厚度、材料参数

高深宽比，应力，热膨胀系数失配，寄生电容电感

键合线​

弧形线模型、非均匀传输线(EM1.205)

线径、弧高、跨度、材料(金、铜)

寄生电感大(1-10nH)，互耦，谐振，工艺变异

球栅阵列(BGA)​

球体-焊盘模型、阵列传输线(EM1.201)

球径、节距、焊盘尺寸、介电常数

电源完整性，同步开关噪声，扇出布线

再分布层(RDL)​

微带线、嵌入式微带线(EM1.224)

线宽、间距、厚度、介电层厚度

高密度布线，串扰，阻抗控制，损耗

封装天线(AiP)​

基片集成波导(EM1.234)、微带贴片天线

天线效率、带宽、增益、封装影响

尺寸限制，封装材料损耗，散热，隔离度

电源分配网络(PDN)​

传输线网格、频变参数模型(EM1.206)

目标阻抗Z_target、谐振频率、去耦电容

宽频带低阻抗(从直流到GHz)，多谐振，去耦电容布局

差分对​

耦合微带线、偶模-奇模分析(EM1.204)

差分阻抗Z_diff、共模阻抗Z_comm、耦合系数

对称性，长度匹配，相位差，共模抑制

高速串行链路​

有耗传输线模型(EM1.208)、不连续性模型(EM1.288)

眼图、抖动、码间干扰、损耗补偿

长距离传输，高频损耗，反射，均衡

3D集成互连​

混合传输线、硅中介层波导(EM1.295)

层间耦合，热管理，信号完整性

垂直互连，散热，应力，测试困难

EM1.601​

电基本振子

电流元Il，远区辐射场：Eθ​=jη0​kIlsinθe−jkr/(4πr)

辐射电阻 Rr​=80π2(l/λ)2，方向性 D=1.5，主瓣 θ=90°

所有线天线的基础理论模型，实际天线的基本构成单元。

EM1.602​

磁基本振子

磁流元Im​l，或小电流环（磁偶极子），远区场与电振子对偶

辐射电阻 Rr​=320π4(A/λ2)2(A为环面积)，方向性 D=1.5

小环天线，RFID标签天线，磁场辐射与探测的理论基础。

EM1.603​

对称振子天线