FDTD在半空間及周期結(jié)構(gòu)問題中的應(yīng)用.pdf

1、在光學(xué)和電磁學(xué)的實際應(yīng)用中屬于半空間問題或周期結(jié)構(gòu)的問題有很多種。本文應(yīng)用時域有限差分(FDTD)方法對若干半空間問題和周期結(jié)構(gòu)問題進行了分析。 本文先應(yīng)用在入射波一側(cè)的上半空間總場邊界處同時引進入射波和反射波、而在下半空間則引入透射波作為激勵源的FDTD方法分析了光學(xué)材料表面及亞表面微缺陷附近的電磁場近場分布，同時給出了二維微缺陷的遠(yuǎn)場分布。 采用在入射波一側(cè)的總場邊界處同時引進入射波和反射波作為激勵源的FDTD方法來

2、分析斜入射時單層和多層有縫金屬板電磁波散射及透射問題。通過計算金屬板縫隙附近的散射場，提取縫隙口徑面上的等效面磁流，進而得到透射截面。本文所述方法可以有效分析平面波斜入射時多層金屬板上任意形狀縫隙的散射和透射，包括縫隙內(nèi)或金屬板之間填充有介質(zhì)情形。 緊接著介紹FDTD場值更新技術(shù)，然后根據(jù)雙平面波法計算出的全空間中二維問題一維周期結(jié)構(gòu)的近場，給出了兩種外推遠(yuǎn)場的方法：周期Green函數(shù)方法及Floquet模方法。兩種方法均僅用一

3、個周期單元內(nèi)的散射近場進行外推。 應(yīng)用FDTD方法計算了單色平面波斜入射時一維介質(zhì)光柵的近場，進而求出介質(zhì)光柵的衍射效率。借助于周期邊界條件，整個計算區(qū)域僅為周期結(jié)構(gòu)的一個單元。考慮入射波在兩種介質(zhì)界面上會產(chǎn)生反射和透射，故在總場邊界上引入入射波、反射波和透射波。該方法可用于斜入射情形下具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和任意單元截面的介質(zhì)柵近場及其衍射特性分析。 借助于周期邊界條件，并用UPML吸收邊界對入射波垂直入射時三維問題二維周期結(jié)構(gòu)

4、作FDTD分析。利用散射傳遞函數(shù)，僅用窄脈沖計算一次，即可得到雙指數(shù)脈沖、快上升沿電磁脈沖(FREMP)等幾種較寬或尾巴較長的脈沖入射時具有周期結(jié)構(gòu)的鋼筋網(wǎng)和鋼筋混凝土的屏蔽效能。 用FDTD方法結(jié)合UPML吸收邊界及介質(zhì)共形技術(shù)分析了光子晶體板狀結(jié)構(gòu)的輸出效率。由于使用了離散傅立葉變換，故僅用脈沖計算一次，即可得到一個頻段上的信息。討論了介質(zhì)基底上引入的光子晶體板的折射率、厚度、板上孔的半徑及深度對該板狀結(jié)構(gòu)的影響。本文的分析