带有完美匹配层的三维FDTD仿真，用于电磁波和光学仿真

资 源 简 介

带有完美匹配层的三维FDTD仿真，用于电磁波和光学仿真

详 情 说 明

在计算电磁学和光子学领域，三维时域有限差分（FDTD）方法是模拟波传播的核心技术。该方法通过离散化的麦克斯韦方程组直接在时域求解电磁场动态，特别适用于复杂介质和纳米光学结构的仿真。

完美匹配层（PML）作为边界条件是仿真的关键组件，其核心思想是通过人工设计的各向异性材料层，使入射电磁波无反射衰减。在三维实现中，PML通常被布置在计算区域六个外表面，通过坐标拉伸技术引入复数值参数，实现波阻抗匹配和指数级吸收效果。

该技术的典型应用场景包括： 光子晶体器件的带隙分析 金属纳米颗粒的局域表面等离激元共振 超材料结构的等效参数提取 光学天线辐射方向图计算

实施过程中需注意Courant稳定性条件对时间步长的限制，以及网格分辨率与色散误差的平衡。现代高性能计算中常采用GPU加速策略来处理大规模三维网格的计算需求。