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。
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。 |
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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。
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。
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。 |