FDTD+PML计算光子晶体

资 源 简 介

FDTD+PML计算光子晶体

详 情 说 明

时域有限差分法（FDTD）结合完美匹配层（PML）是计算光子晶体特性的经典数值方法。该方法通过离散化麦克斯韦方程组直接在时域求解电磁场分布，特别适合分析光子晶体的能带结构和光传输特性。

FDTD方法的核心思想是将空间和时间离散化，通过中心差分近似微分运算。计算区域需要划分为Yee网格，电场和磁场分量在网格上交错排列。这种方法能严格满足法拉第定律和安培定律，且计算精度达到二阶。

PML作为吸收边界条件，通过引入各向异性的损耗材料来模拟无限大空间。在PML区域内，电磁波会指数衰减而不会反射回计算区域，这对光子晶体计算尤为重要，可以避免边界反射干扰计算结果。

对于光子晶体这种周期性介电结构，FDTD+PML方法能够： 准确模拟光子禁带特性 计算透射/反射谱 分析缺陷模特性 可视化电磁场分布

该方法需要特别注意网格划分要足够精细以分辨光子晶体的周期性结构，通常网格尺寸应小于最小特征尺寸的1/10。时间步长则需满足CFL稳定性条件。