CFS-PML边界条件在PSTD算法中的实现与性能分析

文中将具有复频率参数的PML(CFS PML)边界条件引入到时域伪谱 (PSTD)算法中 ,并利用卷积PML(CPML)方法予以实现 ,CPML的吸收性能作为时间的函数被给出。与传统PML相比 ,该边界条件不仅可以吸收传播模 ,而且还可以吸收低频凋落模。仿真结果也表明 ,CPML中参数α ,Kmax在一定范围内取值可使该边界的反射误差得到最小。

一种降低内存的时域散射计算方法——RPSTD

提出一种降低内存的时域伪谱法——RPSTD。PSTD方法基于Maxwell旋度方程,应用FFT(FastFou rierTransform)算法近似表示空间导数。由于FFT具有高阶精度,理论上每个波长只需划分两个网格即可计算目标的宽带电磁散射特性。为进一步减少存储量,RPSTD方法在PSTD方法的基础上,在Maxwell旋度方程两边取散度,将PSTD方法存储空间6个场分量减缩为存储4个独立的场分量,而其他两个场分量可由4个独立的场分量导出。将RPSTD用于二维散射计算,结果表明RPSTD的计算精度与PSTD相当。

混合尺寸目标电磁计算的时域伪谱/有限体积混合方法

针对单一算法对混合尺寸目标进行时域电磁分析的困难,提出一种时域伪谱(PSTD)同时域有限体积(FVTD)混合方法。FVTD可方便地分析复杂的几何结构和材料,但是难以计算电大尺寸的目标,PSTD则特别适合计算电大尺寸的规则结构,但在模拟复杂的几何结构尤其是带有曲边结构以及电大、电小共存结构时存在困难。混合方法克服了单独算法的缺点,融合各自的优势,提高了算法的求解能力和应用范围。为了减小两种算法连接边界带来的反射,采用了FVTD计算面均值的二次函数重构方法,给出了交叠网格和非交叠网格两种混合方案。数值试验表明,混合方法有较高的精度,具有时域分析混合尺寸目标电磁问题的能力。

平面光集成器件的时域伪谱法分析

将时域伪谱(PSTD)方法应用于平面光集成器件的分析,推导并实现了可用于PSTD方法的单轴各向异性完全匹配层(UPML)吸收边界条件,讨论了专用于导波结构仿真的一种紧凑的PSTD激励源。并对分布式反馈(DFB)光栅进行了数值模拟,其仿真结果与传统时域有限差分(FDTD)方法相当吻合,但PSTD无论在计算时间还是内存需求方面都大大优于FDTD方法。