FDTD Solutions-平面波

示例1和2:正確使用

理想情況下,平面波源應按以下方式使用:源應跨越整個模擬。應在與傳播垂直的方向上使用週期或布洛赫邊界條件。PML應該用於吸收透射和反射光。前兩個例子說明了這種情況。

 

usr_using_planewave_setup1_zoom39

usr_using_planewave_field1_zoom38

描述

模擬在垂直入射時通過自由空間傳播的平面波。

 

模擬設置

 Y邊界的週期性BC。PML用於X邊界。

平面波源通過模擬邊界延伸。

沒有物理結構

 

結果

理想的平面波從光源向前傳播,並被模擬右側的PML吸收。

在光源前面,在所有位置測量均勻強度爲1。這是平面波的預期。

在源注入平面後面,記錄零場,因爲沒有散射場。

 

建議

這是使用平面波照明和週期性結構設置模擬的適當方法。

對於非週期性結構的平面波照明,請考慮使用TFSF源。

usr_using_planewave_setup4_zoom39

usr_using_planewave_field4_zoom38

描述

模擬入射到垂直入射的週期性圓柱陣列上的平面波。

 

模擬設置

 Y邊界的週期性BC。PML用於X邊界。

平面波延伸通過模擬邊界

指數爲1.4的圓柱會引起一些散射。

 

結果

在光源前面,由於球體的干擾而形成複雜的強度圖案。

在源注入平面後面,由於球體的反射,有一些散射場可見。

 

建議

這是使用平面波照明和週期性結構設置模擬的適當方法。

對於由均勻材料包圍的非週期性結構的平面波照射,請考慮使用TFSF源。

例3

如果在垂直於波矢量的方向上使用PML邊界條件,則由於PML吸收的能量將發生一些不期望的衍射。

 

usr_using_planewave_setup2_zoom39

usr_using_planewave_field2_zoom38

描述

模擬通過自由空間傳播的平面波,但在所有邊界上使用PML。

 

模擬設置

所有邊界上的PML BC。

平面波延伸通過模擬邊界。

沒有物理結構。

 

結果

此模擬不會產生理想的傳播平面波,因爲PML會吸收模擬邊界處的能量,從而導致衍射。

遠離模擬邊界,場仍然接近平面波。

 

建議

這不是推薦的配置,因爲PML會導致平面波的非物理失真。

如果需要有限大小的光束,請考慮使用聚焦光束源。

如果要在非週期性結構上使用平面波,請考慮使用TFSF源。

例4

如果光源不跨越整個模擬寬度,則衍射將發生在源邊界處。在物理上,這種設置可以理解爲通過源尺寸的孔徑的無限平面波。當平面波通過孔徑時發生衍射。

 

usr_using_planewave_setup3_zoom39

usr_using_planewave_field3_zoom38

描述

利用平面波源模擬在自由空間中傳播的有限大小的平面波。

 

模擬設置

所有邊界上的PML BC。

平面波源不會延伸到模擬邊界。

沒有物理結構。

 

結果

此模擬不會產生理想的傳播平面波,因爲源具有有限的寬度。這會在光源邊緣產生衍射。

遠離源邊界,場仍然接近平面波。

必須注意這種類型的模擬,因爲任何分析都可能必須補償源邊界附近的衍射。

 

建議

這不是推薦的配置。實際上需要這種模擬設置的情況非常少。

如果需要有限大小的光束,請考慮使用聚焦光束源。

如果要在非週期性結構上使用平面波,請考慮使用TFSF源。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章