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原创 FDTD与DGTD算法对比分析

在运行FDTD仿真后，我们可以使用监视器取出仿真区域内指定位置的电磁场数据，再使用数据可视化功能就可以将仿真结果直观的展示出来。本文将介绍如何从FDTD仿真区域内取出指定位置的电磁场以及SimWorks Finite Difference Solutions软件中的数据可视化功能。

2025-11-20 17:30:00 958

原创太阳能电池技术的发展和FDTD仿真应用

在太阳能电池的发展与创新过程中，快速高效地设计出具有高吸收率和高转化率的太阳能电池将成为应用的关键。软件仿真在这一过程中发挥着不可或缺的作用。时域有限差分法(FDTD)作为一种十分成熟的仿真技术，因其操作简便和运算速度快，特别适用于太阳能电池的设计与性能测试。

2025-10-20 15:57:44 1041

光子晶体是利用材料的空间周期性分布来操控光的一种方法。在特定条件下，光子晶体能形成光子带隙，阻止特定频率的光子传播。这种效应类似于半导体晶体对电子行为的影响，由此，人们可以通过光子晶体制造的器件来控制光子运动，进而制造光子作为信息载体的计算机。为了计算光子晶体中的光学模式，我们需要在周期性介电介质条件下求解麦克斯韦方程组，尽管这项任务看似简单，但实际上我们无法获得二维或者三维周期性晶格的解析解。因此，数值计算方法被提了出来。时域有限差分法是电磁场数值计算的经典方法之一，易于实现且计算效率高。

2025-09-22 17:15:34 877

原创 FDTD中数据的可视化

在运行FDTD仿真后，我们可以使用监视器取出仿真区域内指定位置的电磁场数据，再使用数据可视化功能就可以将仿真结果直观的展示出来。本文将介绍如何从FDTD仿真区域内取出指定位置的电磁场以及SimWorks Finite Difference Solutions软件中的数据可视化功能。

2025-08-20 17:00:00 2670

原创 FDTD中的复杂材料

在前面的文章中，我们介绍了时域有限差分（FDTD）算法求解的是麦克斯韦方程组的时域解，通过傅里叶变换在一次仿真中就可以得到器件在宽频中的响应特性。因此，在FDTD仿真中，无法将不同频率的材料散点数据直接应用在宽频求解中，必须对散点的测试数据进行准确建模，然后通过线性循环卷积算法，或者色散材料Z变换，或者色散辅助方程等方法处理色散材料。本文将介绍几种FDTD算法中常用的复杂材料模型。

2025-07-21 09:51:38 426

原创 FDTD中的边界条件

边界条件在FDTD模拟中起着非常重要的作用，它们是开放建模区域用于截断计算域所施加的条件，可以决定电磁波在边界处的反射、透射和吸收等行为。我们将介绍FDTD模拟中网格截断的几种不同边界条件，包括理想电导体（PEC）、理想磁导体（PMC）、周期边界条件、bloch边界条件、一阶Mur吸收边界条件以及PML边界条件。其中mur边界条件以及PML边界条件都是吸收边界，可以模拟光源激发的场传播到无穷远处被完全吸收的情况，从而降低反射的光波对FDTD截断区域的影响，这对FDTD的数值计算至关重要。

2025-06-20 17:00:00 1273

原创 FDTD中的网格及细化方式

在FDTD方法当中，时间空间等均由Yee网格表示，这种离散方法也会带来一些系统性误差，例如网格色散等。此外，通过离散差分所能模拟的最小尺度即为一个网格，对于小于一个网格尺寸的结构，只能近似为一个网格，这将会给数值计算带来误差。当然最简单有效的办法是将网格划分得足够细，但这将需要更多的计算资源和时间。另一种方法则是使用共形网格，这种方法可以让整个计算区域的网格保持较大尺寸，同时，修正局部网格来减小误差。

2025-05-21 11:10:32 1227

原创 FDTD中光源的实现

光波作为电磁波之一，是由光源辐射出的，任何能发光的物体都可称为光源。在现实生活中，常见的光源包括热光源、气体放电光源和激光器等，与我们日常生活密不可分的太阳也是属于一种发出连续光谱的热光源。这些光源各自具有独特的发光特性和应用场景。而在电磁仿真领域，为了模拟光源的行为，存在各种光源模型，如高斯光源、点光源等，用于描述不同类型光源的辐射特性。下图为太阳光辐射到外大气层的光谱图（AM0）。

2025-04-29 16:39:18 2151

原创什么是FDTD算法？

我们最早接触光学可能是通过小孔成像、透镜成像和三棱镜折射等光学现象，从中总结的光学规律已帮助我们解决了大量的实际问题。例如显微镜和望远镜等光学仪器的发明，为我们对世界规律的探究提供了不可或缺的工具。这对我们从光学研究中受益来说，仅仅是个开始。十七世纪，牛顿和惠更斯对几何光学研究做出巨大贡献，但是对“光是什么”的问题仍没有一致的答案。直到1864年，麦克斯韦在法拉第等学者对电和磁的研究基础上，总结并构造了麦克斯韦方程，同时提出光是一种电磁波。之后，1888年，经过赫兹实验验证，光就是一种电磁波。

2025-04-18 14:29:28 2049 1

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