FDTD-Solutions8.6使用指南一一.pdf

第一部分 简介 本入门指南对FDTD Solutions 进行初步介绍，并演示如何模拟一些简单的体系。 在涉及电磁辐射在复杂媒介中转播方面的许多应用过程的设计和分析方面 ，FDTD 算法非常有用。 特别适用于描述光线在具有较强散射和衍射特性的物体的入射以及传播。而其它一些可选择的采用近 似模型的计算方法，通常给出的结果不太精确。 FDTD Solutions 可用来解决工程方面的 许多实际问题，包括：  集成光学器件  等离子体极化声子共振设备  显示技术  光波导器件  光学存储设备  光子晶体的设备  OLED 设计  LCD 设备  生物光子传感器 FDTD Solutions 是一种可处理这方面许多实际问题的可靠、易用、通用的开发工具。 简介部分 对 FDTD 方法进行大概说明，并初步介绍使用方法。随后是一些范例，并给出建模的每个步骤，这样 你就可以建模并进行模拟计算。 应用类型 描述 范例 颗粒散射 计算亚波长颗粒的吸收、散射和消光截面 银纳米线的共振散射 计算插入损耗或回波损耗，以及基于组件波导的频 波导设备 下降通道滤波环谐振器的设计 率响应。同时对制造公差也进行了计算。 腔和谐振器 分析谐振模式以及腔和谐振器相应的衰减 光子晶体微腔的设计 1.1 什么是FDTD? 时域有限差分（Finite Difference Time Domain ：FDTD ）法已经成为求解复杂几何 体麦兊斯韦方程的比较先进的方法。 并且完全以矢量法给出时域和频域方面的信息，有助于 对电磁学以及光子学的各种类型的问题以及FDTD 的应用有更深入的了解。 该技术在空间和时间上采用离散方式。电磁场以及结构材料独立的的Yee 元胞网格所描 述，在时间上采用离散方式解麦兊斯韦方程，所选用的时间步长在整个光速范围同元胞大小相 关，当元胞大小趋于零时，可得到麦兊斯韦方程的严格解。 模拟结构单元材料的电磁特性可以在很大范围变化。 可以将光源加入到模拟中，采用FDTD 方法可以计算电磁场 是如何从光源通过结构单元 的。在电磁波传播期间采用连续迭代方法进行计算。通常情况下直到模拟区间没有电磁场存在 时，模拟计算过程才停止。 在任何空间点（或点群）均可以记录时域信息。这类数据既可以在模拟过程记录下来，也 可以在用户规定的时间以一系列 “快照”的方式记录下来。 同样也可能得到任何空间点（或点群）的频域信息 ，即通过对该点的时域信息进行傅里叶 变换而得到。因此，从模拟结果可以获得同频率相关的能流和模 分布方面的信息。 此外，在散射模式比较重要的应用场合，也可将采用FDTD 技术得到的近场结果变换到 远场。 有关FDTD 方法、包括参考文献的更多信息可见 “参考指南”中的FDTD物理算法一节。 1.2 FDTD Solutions 图形用户接口（GUI ） 本节介绍 FDTD Solutions 图形用户接口 （Graphical User Interface ： GUI ）方面的一些有用的特点。其中包括：  图形用户接口：窗口和工具条  将某些实体对象添加到目前的模拟系统  编辑实体对象  开始进行一个新的二维/三维（2D/3D ）模拟 图形用户接口：窗口和工具条 图形用户接口包含一些用来建模的工具，包括：  向模拟过程添加实体对象的工具条  编辑实体对象的工具条  模拟运算的工具条  显示当前模拟过程所包含的所有实体对象的实体对象树  脚本文件编辑窗口  实体对象库 