将结构延申穿过PML边界条件

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分类专栏： Lumerical 仿真教程 文章标签： 物理学 光学 Lumerical
于 2023-02-20 09:30:14 首次发布
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本文详细介绍了Lumerical软件中如何处理结构与PML边界条件的关系，强调了结构应完全穿过边界条件区域以减少反射，提供正确的仿真设置示例，并提醒用户注意光源和监视器的尺寸设定。

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FDTD （二）仿真区域的设置2（边界条件PML、Metal、Periodic、Symmetric、Anti-Symmetric、Bloch、PMC）
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字段在每个时间步长更新，在一个空间中，其中自由空间的所有物理参数未规范化为 1，而是给定实值和已知值。更准确地说，Hx 部分在每个半 y 坐标和完整 x 坐标处定义，Hy 部分在每半 x 坐标和完整 y 坐标和 E 场处定义，即 Ez 部分在每个完整的 x 和完整的 y 坐标点上定义。这里的边界条件是完全匹配层 （PML） 边界条件，其中边界附近的场在到达边界宽度的预定长度上衰减到边界处的零值，使用多项式递增的电导率值在边界宽度上，在边界宽度处最大值，并在边界宽度的每个点选择一个磁导率值以避免在该点反射。
PML边界三维FDTD
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然而，即使在存在电势的情况下，如果你的初始波函数足够扩展，它最终会演变成由计算域本身的模式（通常是一个正方形）主导的一堆振荡模式。也就是说，如果你试图探索特定标量电势的模式——而不是你的计算机的模式——你需要找到一种方法，在波函数到达计算域边缘之前衰减它。对于一些电势，比如谐振子，这通常是不必要的，但对于其他电势来说是必要的。这些条件不是用来解决麦克斯韦方程，而是用于标准波动方程，比如用于电势的波动方程。哦，是的，麦克斯韦方程无穷有用，但拜托，就算是一桶激光也永远不会像需要一个波动方程是复值那样有趣。
FDTD的边界条件设置
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完美匹配层（Perfectly Matched Layers，简称PML）是一种高级吸收边界条件，在有限差分时域法（Finite-Difference Time-Domain，简称FDTD）模拟中被广泛应用、。PML旨在通过在仿真区域边缘设置一层复杂材料属性的结构来吸收离开仿真区域的波，而不将它们反射回计算区域内，从而减少或消除不真实的反射，使得仿真结果更加准确。为了方便选择PML参数，在“边界条件”选项卡下的PML设置表中提供了多种预设配置文件。
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BPML 完全匹配层（PML）：截断FDTD网络，其理论来源与连续空间密不可分，连续空间中，多余不同方向、频率的电磁波都可以完全吸收，PML在离散空间时的吸收效果就没有那么好了。 本质：有耗介质，吸收从网格内部向外传播的电磁波 在无损耗空间与PML交界面处相切的方向上PML没有损耗，在PML区域中，与交界面垂直的方向上总是有损耗的 BPML：–分裂场 将场分量分解为两个部分，总的是这两个分量之和，由此可以得到 必要速度与电导率的各向异质 解决PML与非PML交界处的反射波问题（也适用于倾斜入射多维空间）
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使用PML吸收边界三维FDTD算法MATLAB代码
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<br />%*********************************************************************** % 3-D FDTD code with UPML absorbing boundary conditions %*********************************************************************** % % Program author: Keely J. Willis,
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资源摘要信息:"本次提供的资源涉及了在二维有限差分时域（Finite-Difference Time-Domain，简称FDTD）算法中，通过使用完全匹配层（Perfectly Matched Layer，简称PML）边界条件来模拟在波导中传播的点光源。...
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