FDTD仿真报告.ppt

姓名： 学号： 精确 普遍适用 能够模拟任意复杂形状 可获得宽谱结果 FDTD（时域有限差分）方法是把 Maxwell 方程式在时间和空间领域上进行差分化。利用空间领域内的电场和磁场进行交替计算，通过时间领域上更新来模仿电磁场的变化，达到数值计算的目的。 用该方法分析问题的时候要考虑研究对象的几何参数，材料参数，计算精度，计算复杂度，计算稳定性等多方面的问题。其优点是能够直接模拟场的分布，精度比较高，是目前使用比较多的数值模拟的方法之一。 1、仿真物理建立 ：几何结构 ：材料特性 2、定义仿真区域 ：边界条件 3、设置激励源（光源） 4、设置监视器 ：至少使用一个时间监视器 ：分析组 ：记录需要的数据 运行仿真文件 分布式并行运算 并发式并行运算 参数扫描与优化 结果分析 视觉化器Visualizer 使用脚本语言 测量400-800nm的宽光谱光源通过玻璃衬底上50nm厚的硅膜层后的透过率与反射率 1、设置物理结构 -SiO2层 10*10*6 （um） -Si层 10*10*0.05 -设置网格为 25nm 2、设置仿真区 -设置为3D模式 -BC(Periodic in x, y, PML in z) -”x, y span”=400nm, “z span”=1 micron -Mesh精度为 2 3、设置光源 -平面波，z axis backward -波长400-800nm 4、设置监视器 -movie监视器 -index监视器 -time监视器（置于Si层） -透/反（T/R）射率监视器（每网格50频点） -场分布监视器（3频点） 表2.1 仿真参数设定 在FDTD Solutions中建立的物理模型，并设置仿真参数。软件会用颜色和线框形象表示出材料、监视器区域等，非常直观。 图2.1 仿真建模 建模后，进行材料检测、运行时间以及内存估计后，开始运行仿真。仿真结束，监视器中存储有仿真数据。 利用Visualizer将仿真结果图形化输出。 图中为time监视器中的Ex衰减曲线和R/T监视器中的反射率/透射率曲线。 图2.2 Ex时域衰减曲线 图2.3 反射率/透过率曲线 利用脚本文件可以对仿真数据作进一步的分析。 在透过率、反射率的基础上作出了吸收率随波长的变化曲线。在450nm左右吸收最大。 图2.4 吸收率计算脚本 图2.5 脚本运行获得的吸收曲线 选Si层厚度（z_max）作为扫描参数，对其进行扫描，可以得到吸收率关于波长和厚度的分布图和变化曲线。 由图中数据可得到最大吸收率时对应的厚度和波长。 图2.6 特定厚度的吸收率曲线 图2.7 吸收率关于厚度的变化 图2.8 z_max=50nm 图2.8 z_max=100nm