FDTD solution——材料拟合、光源设置

材料拟合蓝色线条是FDT的拟合线条。绿色点是试验数据。Material中可以选择拟合的材料，其中包括你添加的材料。fit Tolerance 拟合系数，表示拟合的误差。max coefficients多系数材料模型中，可以用到的最大系数。（值一般不超过12）imaginary weight虚部权重。RMS error实际拟合均方差。调整方法：1.实部拟合不好（也可以看RMS error实际拟合均方

文章共2,039字 · 阅读需要大约7分钟

一键AI生成摘要，助你高效阅读

问答

Temmie1024

28280人浏览 · 2020-09-26 14:39:31

Temmie1024 · 2020-09-26 14:39:31 发布

材料拟合

在这里插入图片描述

蓝色线条是FDT的拟合线条。绿色点是试验数据。在这里插入图片描述
Material中可以选择拟合的材料，其中包括你添加的材料。

fit Tolerance 拟合系数，表示拟合的误差。

max coefficients多系数材料模型中，可以用到的最大系数。（值一般不超过12）
imaginary weight虚部权重。

RMS error实际拟合均方差。
在这里插入图片描述

调整方法：
1.实部拟合不好（也可以看RMS error实际拟合均方差与fit Tolerance 拟合系数）
RMS error<fit Tolerance，适当增大max coefficients，减小fit Tolerance。
如果拟合后RMS error>fit Tolerance，那么实部拟合就比较好了。

实部	虚部	imaginary weight处理
好	不好	增大（至少大于1）
不好	好	减小（至少小于1）

Fit and plot controls——specify fitrange在进行光源入射（使用bloch边界条件或扫描波长）才在这里设定波长。
在这里插入图片描述
对于其他的仿真情况，在Simulation bandwidth settings中设置波长即可，此设置与光源的相匹配。
材料属性

standard view标准型——针对光源的波长范围
extended view range扩展型——针对材料库指定材质的所有的有记录的波长范围
specify view range指定型——针对非线性材料或为寻找材料发散原因
index——折射率
permittivity——介电常数（使用此项来拟合更为精准）
在这里插入图片描述

FDTD region高级设置

Simulation badwidth设置时间监视器和光源的波长范围（大多数时间用不上，不要管它）。在这里插入图片描述
点选后强制将该方向计算网格对称与仿真区域中心。

在pec材料上选择这个，其他不用。

auto shutoff min与auto shutoff max 仿真区内光源等效强度大于/小于指定值，就推出仿真。
auto shutoff max 参数修改多在非线性仿真、增益介质仿真。
其他情况使用auto shutoff min。
在这里插入图片描述
此选项为斜入射等仿真时，软件会自动勾选的选项，不必我们操作。

可以将文件分隔成多块，在不同cpu上运行，提高运行速度和效率。

仿真所需时间和内存

	三维	二维
内存需求	平均网格密度的三次幂	平均网格密度二次幂
时间需求	平均网格密度四次幂	平均网格密度三次幂

在仿真确认是否可行的时候，可以先将大多数精度参数调低，快速得出结果查看走向后在进一步提高仿真精度。

光源高级设置

在这里插入图片描述

Plane wave（平面波）

在这里插入图片描述
source shape（光源类型）：可选择Gaussian高斯光束；Plane wave平面波；大数值孔径光源；
amplitude光源振幅：严格来讲，平面波并没有功率这个概念，因为它的面积无限大，因此功率也无限大。但为了注入光源，我们一般给定一个“功率”（振幅为1的情况下），然后根据仿真区内的平面波面积再计算出光源强度。（面积×强度=功率）
在这里插入图片描述
phase（degrees）相位角
injection axis（入射方向）：沿x、y、z轴。
direction方向：正、反方向。
angle theta(degrees)：俯仰角x与z面的夹角。
angle phi(degrees)：方位角y与z面的夹角。
polariration angle(degrees)：偏振角。
光的传播方向由angle theta(degrees)和angle phi(degrees)决定，偏振方向由偏振角决定。偏振面与光传播方向垂直。

平面波区域，一般要大于仿真区域。
这里的x,y,z设置方法在绝大多数光源上都适用（除偶极子光源外），都是表示光源注射面的中心位置。span表示跨度。
在这里插入图片描述
set frequency/wavelength设置频率/波长

set time domain设置时间域（一般在需要改变脉冲形状的时候才会使用。）

bean options，画图的一些选项。

GaussianSource高斯光束

一些设置和平面波通用，因为高斯光在周期条件下可以理解为平面波。只有在非周期条件下才要额外考虑。
use scalar approxination中
waist radius w0：
distance from waist：distance from waist>0，光源注入面位于束腰的右面，灰线，光束总是发散的；distance from waist=0说明光源注入面位于束腰上面；distance from waist<0，光源注入面位于束腰左面，红线，光束先汇聚到束腰上，然后再发散。
在这里插入图片描述
图中的d就是distance from waist。