一种有效提高仿真效率的FDTD子域合成法

为有效提高FDTD方法应用于较大规模仿真的运算效率,提出FDTD子域合成算法。该法通过直接减小计算面积从而优化建模区域。将之应用于光波导的计算机仿真中,并对弯曲波导进行了数值模拟以验证方法可行性。结果证明子域合成法可以大大节省FDTD仿真运算所占用硬件资源与计算时间,提高仿真效率。

大规模集成光波导时域有限元差分法仿真的子域合成法

用时域有限元差分的子域合成法(Synthetic subdomain method of FDTD)对大规模的光波导模拟,把仿真的光波导划分成两个或多个区域,在不影响仿真精度的条件下,删除对仿真对象影响不大的区域,并相应改变吸收边界条件进行时域有限元差分法数值模拟,考查光的传播和损耗状况,并与常规方法的运算结果相比较,结果一致且不影响计算精度。与常规方法相比,两段子域合成法所占内存约为前者的55%,时间约为前者的60%,三段子域合成法所占内存约为前者的31%,时间约为前者的28%,可见子域合成法比常规方法更有利于应用于大规模集成光波导的数值模拟仿真,对节省硬件及时间资源具有实际意义,提高工作效率。

弯曲光波导模拟优化研究

用时域有限元差分(FDTD)方法弯曲光波导的优化仿真,减小弯曲光波导损耗。采用OPTIFDTD软件在曲率半径增大到一定的情况下,弯曲损耗在各种损耗中不占优势。在半径一定的条件下,适当选择波导的各个参数进行优化,可以使弯曲损耗达到最低,模拟了弯曲光波导中光的传播,得到了弯曲损耗的变化规律,波导参数不同,弯曲损耗不同,其中有一最佳参数点,由此得到弯曲光波导的参数优化设计值。