MATLAB FDTD光子晶体能量传输仿真工具

资 源 简 介

该MATLAB程序基于时域有限差分(FDTD)方法，仿真电磁波在光子晶体中的传播与能量传输特性，支持自定义结构参数与激励源，可计算电磁场分布、透射/反射谱及能流密度。

详 情 说 明

基于FDTD方法的光子晶体能量传输仿真程序

项目介绍

本项目是一个基于时域有限差分（FDTD）方法的数值仿真程序，专门用于模拟电磁波在光子晶体结构中的传播过程和分析能量传输特性。程序能够有效计算电磁场分布、透射/反射谱、能流密度等关键参数，支持用户自定义光子晶体几何结构、材料参数和激励源设置，适用于光子晶体波导、滤波器等器件的设计与优化。

功能特性

• FDTD核心算法：采用标准的时域有限差分方法，精确模拟电磁场的时域演化
• PML边界处理：实现完美匹配层边界条件，有效吸收 outgoing 波，减少边界反射
• 灵活的结构定义：支持正方形、三角形等多种晶格类型，可自定义晶格常数、介质柱半径和折射率
• 多种激励源：提供高斯脉冲、连续波等源类型，可设置频率范围、极化方向和位置
• 全面的参数分析：计算透射率/反射率频谱、能流密度分布等关键性能指标
• 可视化输出：生成电磁场动态分布图、能流密度时空分布等直观结果
• 优化建议：基于传输性能分析，提供结构参数优化指导

使用方法

1. 参数配置：根据需要修改输入参数文件，设置光子晶体结构、激励源和仿真参数
2. 运行仿真：执行主程序开始FDTD计算过程
3. 结果分析：查看生成的电磁场分布、传输谱等结果数据
4. 优化迭代：根据分析结果调整结构参数，重新运行仿真以优化设计

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 至少4GB内存（复杂结构建议8GB以上）
• 支持矩阵运算的CPU

文件说明

主程序文件实现了整个仿真流程的核心功能，包括光子晶体结构的构建、FDTD迭代计算的核心算法、边界条件的处理、激励源的引入、电磁场各分量的时域更新、能流密度的计算以及最终结果的可视化输出。该文件整合了从参数输入到结果输出的完整仿真链路，通过协调各个功能模块完成电磁波在光子晶体中传播的全过程模拟。