25、基于有限差分频域（FDFD）的参数扫描

基于有限差分频域（FDFD）的参数扫描

在电磁和光子器件的分析与设计中，参数扫描是一种强大的工具。本文将详细介绍如何修改有限差分频域（FDFD）的MATLAB代码以执行参数扫描，同时探讨不同类型的参数扫描及其最佳实践。

1. 参数扫描简介

参数扫描是分析和设计电磁与光子器件的有力工具。其基本概念是在某个变量在一定范围内变化时，绘制模拟结果。最常见的参数扫描可能是将传输和反射率作为频率的函数进行绘制。通过参数扫描，可以确定趋势、优化器件尺寸并有所发现。

进行参数扫描的方法很简单，只需在FDFD代码周围添加一个大的 for 循环，并在循环迭代时记录结果。如果遵循良好的代码规范，这将非常容易实现。需要仔细考虑FDFD算法中哪些步骤应包含在循环内，尽可能将在整个参数扫描过程中结果相同的步骤移到循环外。

常见参数扫描的框图如下：
- 普通FDFD主要步骤 ：总结普通FDFD的主要步骤，以便更轻松地识别不同参数扫描所需的修改。
- 波长（或频率）参数扫描 ：这是最常见的参数扫描类型。虽然可以为每个波长重建网格和器件，但不建议这样做，因为这会导致响应出现锯齿。建议在循环之前基于需要最高分辨率的最坏情况（通常是扫描中的最短波长或最高频率）构建网格和器件，其他实现FDFD方法的步骤则放在循环内。
- 改变器件尺寸的参数扫描 ：常用于优化器件性能。有时可能需要为每个新尺寸重新计算网格，但建议计算一个能适应模拟的全尺寸范围的网格，以避免响应出现锯齿。在这种扫描中，每次迭代都需要重建器件，因此构建步骤应放在参数扫