Uncertain eigenvalue analysis of the dielectric-filled waveguide by an interval vector finite element method
Uncertain eigenvalue analysis of the dielectric-filled waveguide by an interval vector finite element method
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介质填充波导的不确定特征值区间矢量有限元分析
DOI：
10.1007/s11431-021-1940-y
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发表时间：
2021-12
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Z.Y. Yao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Z.H. Wang;C. Jiang;B.Y. Ni;J.W. Li;J. Zheng;Z.Y. Yao
介质填充波导的本征值对于其传输特性分析和优化设计具有重要意义，它容易受到介质参数空间不确定性的影响。为了量化它们对介质填充波导本征值的影响，克服有限样本的局限性，提出了一种求解介质参数空间不确定性的区间矢量有限元方法。首先，用区间场模型和相应的区间Karhuen-Loève(K-L)近似方法描述了不确定的介质材料特性。其次，将区间不确定性引入到介质填充波导标准广义特征方程的本构关系中，建立了区间标准广义特征方程。最后，根据一阶微扰法计算了本征值的上下界，从而可以有效地估计波导的传输特性。用该方法对三种介质填充光波导进行了分析，并用蒙特卡罗模拟方法进行了验证。
Eigenvalues of the dielectric-filled waveguide are of great importance to its transmission characteristic analysis and optimization design, which could be easily affected by spatially uncertain dielectric parameters. For the sake of quantifying their influence on eigenvalues of the dielectric-filled waveguide and overcoming the limitation of less samples, an interval vector finite element method (IVFEM) is proposed to acquire the lower and upper bounds of the eigenvalues with spatial uncertainty of the medium parameters Firstly, the uncertain dielectric material properties are described by the interval field model and the corresponding interval Karhunen-Loève (K-L) approximate method. Secondly, by inserting the interval uncertainties into the constitutive relationship of the standard generalized eigenvalue equations of the dielectric-filled waveguide, an interval standard generalized eigenvalue equation is then formulated. At last, the lower and upper bounds of the eigenvalues are calculated according to the first-order perturbation method, which can be used to estimate the transmission properties of the waveguide efficiently. Three kinds of the dielectric-filled waveguides are analyzed by the proposed IVFEM and verified by Monte Carlo simulation method.
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5.6
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--
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通讯作者：
J. Leinhos;U. Arz
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--
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K. Kuhlmann;U. Arz
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A. Savin;V. G. Guba;O. N. Bykova