6、光子学应用中MATLAB的结果处理

光子学应用中MATLAB的结果处理

1. 引言

在光子学领域，利用MATLAB及其开源替代品来处理和分析高度专业化软件所得结果，能为科研人员提供强大且灵活的工具。本文将介绍光子晶体建模软件，涵盖免费开源和共享软件，分析其优缺点及数据文件格式。还会阐述平面数据、三维和多维数据的处理与表示方法，以及多文件数据处理和动画创建技巧，并提供MATLAB代码示例，助力科研人员高效分析和展示计算结果。

2. 光子晶体建模软件概述

光子晶体是具有周期性折射率调制的光学介质，其内部光行为类似原子结构中的电子，主要特性是光子带隙（PBG），类似于半导体材料中的电子带隙。根据几何特性，光子晶体可分为1D、2D和3D等类别，再按晶格类型、PBG存在与否等细分。

光子晶体建模方法众多，如解析法（仅适用于1D光子晶体）、有限差分时域法（FDTD）、有限元法（FEM）、平面波展开法（PWE），各有优缺点，计算时间和精度不同，且在不同软件中实现。

2.1 免费开源软件

• MPB ：MIT Photonic Bands（MPB）是强大的免费软件，用PWE方法计算不同配置光子晶体的本征态。但运行脚本文件需用户具备固态物理等专业技能，计算简单情况也可能成为编程难题。结果输出到控制台，无法分析，场分布输出为HDF5格式，需额外软件如MATLAB进行分析、近似和修饰。
• MEEP ：Meep（或MEEP）是MIT开发的免费FDTD模拟软件包，可计算线性或非线性材料制成的光子晶体器件内的电磁场分布。

2.2 共享