基于MATLAB的FDTD二维光子晶体仿真工具

资 源 简 介

该MATLAB项目采用时域有限差分（FDTD）方法，高效模拟二维光子晶体的电磁特性。支持四方/三角等多种晶格结构，自动计算透过光谱并动态展示电场磁场分布，为光子晶体设计提供直观的数值分析平台。

详 情 说 明

二维光子晶体FDTD模拟系统

项目介绍

本项目基于时域有限差分（FDTD）算法，实现了对二维光子晶体结构的电磁波传播数值模拟。系统能够计算可见光波段（300-800nm）内光子晶体的透过率谱线，并可视化电磁场在晶体结构中的时空演化过程。支持多种晶格类型和缺陷结构分析，为光子晶体波导、谐振腔等光学器件的设计与研究提供有效的仿真工具。

功能特性

• 完整的FDTD求解引擎：实现麦克斯韦方程组的时域离散求解
• 灵活的结构建模：支持四方、三角等多种晶格类型，可自定义介质柱参数和缺陷结构

-边界条件：采用完美匹配层（PML）技术有效吸收边界反射

• 多源激励支持：可设置高斯脉冲源的位置、频率和宽度参数
• 频域分析功能：通过离散傅里叶变换计算透过率谱线
• 可视化输出：生成电磁场时空分布的动态演变动画
• 数据导出：提供CSV格式的透过率数据及收敛性分析报告

使用方法

1. 参数配置：在main.m中设置结构参数（晶格常数、介质柱半径、折射率）、仿真参数（网格尺寸、时间步长、迭代步数）和激励源参数
2. 运行仿真：执行主程序启动FDTD计算流程
3. 结果分析：系统自动生成透过率谱线图、场分布动画及数据文件
4. 参数优化：根据收敛性报告调整仿真参数以确保数值稳定性

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 推荐内存：8GB以上
• 磁盘空间：1GB可用空间（用于存储场分布数据）

文件说明

主程序文件整合了完整的FDTD模拟流程，包括计算区域与光子晶体结构的初始化、时域场量的迭代更新、边界条件的处理、激励源的引入以及场量的离散傅里叶变换。该文件负责协调各计算模块的执行顺序，实现透过率谱线的计算和电磁场分布的可视化输出，同时生成数值稳定性分析和仿真参数报告。