高斯制下的PML吸收效果的FDTD程序

资 源 简 介

高斯制下的PML吸收效果的FDTD程序

详 情 说 明

在计算电磁学领域，时域有限差分(FDTD)方法是一种广泛应用的数值计算技术，尤其适合模拟电磁波在复杂介质中的传播特性。本文将解析如何实现高斯制下二维TE波在完美匹配层(PML)中的吸收效果。

该FDTD算法采用高斯脉冲作为激励源，具有明确的物理参数设置。10GHz的上限频率和30mm的最小波长决定了模拟的电磁波特性范围。计算网格采用1.5mm的精细划分，在200x200的网格系统中总网格数达到40000个，确保了足够的空间分辨率。

时间域方面，算法采用2.5皮秒的时间步长进行400个时间步的迭代，这样的设置既保证了计算稳定性，又能完整捕获电磁波的动态过程。真空区域占据182个网格，外围由9层PML构成边界，这种结构设计能有效吸收外向传播的电磁波，防止非物理反射干扰计算结果。

PML层的导电率采用4次方渐变分布，这种非线性变化能平滑过渡吸收特性，显著提升边界吸收效果。对于TE波模式，需要特别注意电场和磁场分量的交替更新策略，以及PML层中额外的场分量处理。

通过合理设置这些参数，该算法可以实现对电磁波传播的高精度模拟，特别是在处理PML边界吸收时能获得理想的衰减效果，为后续的电磁特性分析提供可靠的数据基础。