FDTD_材料设置

在这里十分感谢b站，up主Nestor呐等的字幕翻译…
FDTD100(给兄弟们挂个🔗)

>_<…因为有的是自己理解，如有错误，希望大家踊跃评论，我好即使改正…

一、2D、3D结构：

1.结构基元具有“材料”属性，用于结构选择材料

2.结构又分为2D / 3D 结构：

(1)3D结构，材料在模拟中用"介电常数"表示：
index，里有设置一个数字，表示各向同性介质

index，3个数字用分号分割，表示对角各项异性：
第一个值x方向的折射率；
第二个值y方向的折射率；
第三个值z方向的折射率

用x，y，z的方程式，去定义“随空间变化”的折射率

这里设置为:沿x的线性、y的正弦 和 z 方向的常数

1)该材料的局限性在于：只能定义index的"实部"(单一频率)；

2)色散材料(折射率随着频率变化的)，就得选择其他材料…

(2)2D结构，材料在模拟中用"电导率"表示：

1）其中，2D结构就是“导电”薄膜，厚度接近于无限薄

2）材料，有PEC和其他导电材料(enen…我的就这一种还有RLC)

3）材料还可以设置成RLC负载，设置相应的值 和 电流流动方向，该结构就纯为一个负载了

(4)“其他”结构，可以导入import：

有一部分，可以通过materies，添加材料(就类似于3D结构)但是，(n,k)材料这种就没法
[这是要通过指定的3D矩形网络上的折射率(可以是各项异性的)]

二、材料库：

(1)材料库供给我们许多“默认材料”，硅、玻璃、空气 和 金银等…
大多材料，用于3D结构…

(2)数据的来源会在"材料名称"中被指定，例如Palik(数据来源于固体光学手册)

(3)还有两个：2D结构的PEC / 3D 的 etch：

这个“etch”是：默认情况下，网格顺序(用于确定那个对象有优先权)为1、折射率为1的材料，蚀刻材料将替代其他重叠材料

在结构设置，编辑中，这个步骤可以帮你改“网络顺序”

(4)使用其他多种材料模型：

简单的电介质材料 和 (n,k)材料，(n,k)材料可以设置单频模拟的折射率的实部和虚部

介电常数 是 频率 的函数，这样材料：

导入数据材料的(添加采样数据资料)，可以导入 λ 和 f 上的数据…
例如：3D材料，导入数据就是index / 介电常数
2D材料，导入数据就是电导率、电阻率 和 片材厚度
导入数据 加载 实验数据就行…


也有非线性材料，可以让你模拟增益材料和效果…

后面还有一些…没写了(因为感觉用不到…~ _~)

(4)设置新材料“(n,k)”

更改的是材料的 RE实部、imag虚部…这里设置为1.5 、0.1

建一个3D模型，材料选择nk

(5)设置新材料“sampled 3D”数据材料

(1)这种需要导入文本，这个视频中的文本包括(λ、折射率re 、image)


这是各向同性的的材料；各向异性的需要导入7列数据(实部和虚部各有3列x,y,z方向上的数据)

1.如果材料是包括 ：7项各向异性数据；则“各项异性”设置的材料，其对角线将自动显示对角各向异性
2.该表中的设置显示，将使用"默认材料配合设置"，用于生成"宽带材料拟合"(宽带:光波波长范围)

三、材料资源管理库：

(1)该工具允许你绘制“材料数据”和模拟中使用的“宽带材料”拟合(确保模拟材料和采样材料的材料数据拟合十分重要)：
(说了这么一大堆，其实就是拿一堆采样数据，去拟合一条“曲线”，让曲线无限接近或者更好的反映材料特性)
这有一篇关于材料拟合的文章材料拟合&光源设置

(2)拟合并绘制：

左边红框，可以进行材料的选择；右边红框，进行对“材料数据”的实部和虚部的拟合的数据点图

拟合公差 & 最大系数 的设置；
1.拟合公差的设置，确定了生成的拟合和材料数据，之间的目标RMS(均方根)误差(下图)
2.“最大系数”，用于设置材料“拟合”曲线的最大系数，不是系数越大越好；系数越大，可能会产生小的RMS，但是不一定产生更好的“拟合度”，可能会参生很多的尖峰(这种尖峰在实际中，代表一定的“噪声”)


隐藏设置：1.下方的“虚部权重比”，(虚部 / 实部)；为 “1” 的话，共同考虑实部和虚部；为“2”时，虚部相对于实部权重是2倍；“0.5”，相反则是实部是2倍

权重RMS是是施加了虚数权重的“RMS”误差

默认的“提高稳定性” & “使贴合度被动 ”，改善材料的数值稳定性，确保不会因为拟合而引入增益

扩展范围 & 指定范围(材料属性)
1.standard view ：就是目前光源的波长范围
2.extended view range ：材料库中，(材料库中指定材质)所有记录的波长范围
3.specify view range，针对非线性材料或为寻找材料发散原因