MATLAB实现的FDTD光子晶体能带结构与透射谱计算系统

资 源 简 介

本项目采用MATLAB实现基于时域有限差分(FDTD)方法的光子晶体仿真分析，支持多种晶格结构建模，能够计算能带结构和透射谱，并提供可视化功能，为光子晶体研究提供完整的数值分析工具。

详 情 说 明

光子晶体仿真分析系统

项目介绍

本项目基于时域有限差分(FDTD)方法，开发了一套用于光子晶体数值仿真分析的专业计算系统。系统能够对多种晶格结构的光子晶体进行电磁特性模拟，计算其能带结构和透射谱，为光子晶体器件的设计与分析提供有效的数值工具。

功能特性

• 多晶格结构支持：可构建正方形、三角形、六角形等多种晶格结构的光子晶体模型
• 参数化建模：支持晶格常数、介质柱半径、材料折射率等参数灵活调整
• 能带结构计算：基于FDTD方法计算光子晶体的能带结构，识别光子禁带
• 透射谱分析：计算光子晶体的透射特性，分析频率响应
• 电磁场可视化：动态展示电磁场分布和能量传输过程
• 物理参数提取：自动分析禁带宽度、中心频率、品质因子等关键参数

使用方法

1. 参数设置：在配置文件中设置结构参数、材料参数和仿真参数
2. 运行仿真：执行主程序开始FDTD计算过程
3. 结果分析：查看生成的能带图、透射谱曲线和电磁场分布图
4. 数据导出：保存数值结果和特征参数分析报告

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 运行环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 内存要求：建议8GB以上，复杂模型需要更大内存
• 存储空间：至少1GB可用空间用于数据存储

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，包括光子晶体几何模型的自动构建、时域有限差分算法的完整实现、完美匹配层边界条件的设置与执行、基于快速傅里叶变换的频域特性分析、多种激励源的产生与注入、电磁场分布的可视化渲染以及能带结构与透射谱的数据后处理功能。该文件通过协调各计算模块的时序与数据交换，完成从参数输入到结果输出的全流程仿真分析。