基于二维频域有限差分方法的传输和散射研究
发布时间:2021-05-06 11:36
随着计算电磁学的发展,频域有限差分方法(Finite-Difference Finite-Domain Method,FDFD)作为一种传统的频域数值方法备受关注。在所有的电磁场数值方法中,FDFD方法应该是最容易理解的方法。在处理谐振问题、求解单频点问题、处理色散媒质问题、处理周期结构斜入射问题上有很大优势。由于矩阵求解的复杂度,目前普遍研究二维FDFD方法。本文主要进行了基于二维FDFD方法的传输和散射研究。通过简单介绍有限差分法的基本理论来推导出二维FDFD方程的矩阵形式,简单研究了双脊金属矩形波导的模式特性问题来验证有限差分法的可行性。在推导出二维FDFD方程的矩阵形式后,进一步进行了基于二维FDFD方法的传输和散射研究。传输研究主要包括通过二维FDFD方法仿真点源和平面波源的传播情况以及对双层金属线栅宽带偏振器的反射率和透射率的仿真。散射研究主要讨论金属圆柱和金属扇形圆柱在总场/散射场平面波源激励下的空间场强分布情况。论文的主要工作有:1.认真了解了有限差分方法的基础理论,充分调研了FDFD方法的研究现状,阐明了FDFD方法在求解特殊电磁问题下凸显的算法优势。2.为了验证有限...
【文章来源】:安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】:61 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 FDFD算法的发展历程及研究现状
1.3 主要研究内容与章节安排
第二章 频域有限差分方法
2.1 有限差分法的基本理论
2.2 数值算例
2.3 频域有限差分法的基本理论
2.3.1 光学结构离散网格的表示
2.3.2 麦克斯韦方程组及其频域形式
2.3.3 FDFD基本方程
2.3.4 完全匹配层吸收边界条件
2.3.5 FDFD方程矩阵形式
2.3.6 激励源的合并
2.4 本章小结
第三章 源的传播与结构散射的研究
3.1 引言
3.2 源的传播的二维场可视化
3.2.1 点源的传播
3.2.2 平面波源的传播
3.3 结构散射的二维场可视化
3.3.1 金属圆柱体的散射
3.3.2 金属扇形圆柱体的散射
3.4 本章小结
第四章 双层金属线栅宽带偏振器的仿真
4.1 引言
4.2 双层金属线栅偏振器的基本理论
4.2.1 简单金属线栅偏振器的结构
4.2.2 双层金属线栅偏振器的结构
4.2.3 双层金属线栅偏振器的光学特性
4.3 周期结构的衍射
4.4 双层金属线栅宽带偏振器的反射率和透射率研究
4.4.1 垂直入射下的反射率和透射率研究
4.4.2 斜入射下的反射率和透射率研究
4.5 本章小结
第五章 总结和展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间研究成果
【参考文献】:
期刊论文
[1]LWIR亚波长铝/硒化锌光栅偏振器设计[J]. 黄战华,马小青,朱攀,张亚男,蔡怀宇,张尹馨. 光电工程. 2017(07)
[2]含石墨烯临界耦合谐振器的吸收特性研究[J]. 许杰,周丽,黄志祥,吴先良. 物理学报. 2015(23)
[3]双脊金属加载矩形波导的有限差分分析[J]. 曾令珂. 电子世界. 2014(09)
[4]单脊金属加载矩形波导的有限差分法分析[J]. 陈小波. 广西科学. 2010(03)
[5]带有高折射率介质层的金属光栅偏振器特性的研究[J]. 周云,申溯,叶燕,浦东林,陈林森. 光学学报. 2010(04)
[6]Polarization beam splitter based on dielectric periodic structure with different EFCs for two polarizations[J]. 张渊,蒋玉蓉,李夏,薛唯. Chinese Optics Letters. 2008(10)
硕士论文
[1]二维非均匀介质中的自发辐射研究[D]. 任昊.安徽大学 2018
[2]基于FDFD方法的有机太阳能电池光电特性研究[D]. 程璐璐.安徽大学 2017
[3]脊波导和矩形波导传输特性分析[D]. 邵玉.合肥工业大学 2017
[4]周期结构FDFD算法的完全匹配层研究及其应用[D]. 许杰.安徽大学 2016
[5]基于FDFD方法的含石墨烯典型结构光电特性研究[D]. 周丽.安徽大学 2015
本文编号:3171852
【文章来源】:安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】:61 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 FDFD算法的发展历程及研究现状
1.3 主要研究内容与章节安排
第二章 频域有限差分方法
2.1 有限差分法的基本理论
2.2 数值算例
2.3 频域有限差分法的基本理论
2.3.1 光学结构离散网格的表示
2.3.2 麦克斯韦方程组及其频域形式
2.3.3 FDFD基本方程
2.3.4 完全匹配层吸收边界条件
2.3.5 FDFD方程矩阵形式
2.3.6 激励源的合并
2.4 本章小结
第三章 源的传播与结构散射的研究
3.1 引言
3.2 源的传播的二维场可视化
3.2.1 点源的传播
3.2.2 平面波源的传播
3.3 结构散射的二维场可视化
3.3.1 金属圆柱体的散射
3.3.2 金属扇形圆柱体的散射
3.4 本章小结
第四章 双层金属线栅宽带偏振器的仿真
4.1 引言
4.2 双层金属线栅偏振器的基本理论
4.2.1 简单金属线栅偏振器的结构
4.2.2 双层金属线栅偏振器的结构
4.2.3 双层金属线栅偏振器的光学特性
4.3 周期结构的衍射
4.4 双层金属线栅宽带偏振器的反射率和透射率研究
4.4.1 垂直入射下的反射率和透射率研究
4.4.2 斜入射下的反射率和透射率研究
4.5 本章小结
第五章 总结和展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间研究成果
【参考文献】:
期刊论文
[1]LWIR亚波长铝/硒化锌光栅偏振器设计[J]. 黄战华,马小青,朱攀,张亚男,蔡怀宇,张尹馨. 光电工程. 2017(07)
[2]含石墨烯临界耦合谐振器的吸收特性研究[J]. 许杰,周丽,黄志祥,吴先良. 物理学报. 2015(23)
[3]双脊金属加载矩形波导的有限差分分析[J]. 曾令珂. 电子世界. 2014(09)
[4]单脊金属加载矩形波导的有限差分法分析[J]. 陈小波. 广西科学. 2010(03)
[5]带有高折射率介质层的金属光栅偏振器特性的研究[J]. 周云,申溯,叶燕,浦东林,陈林森. 光学学报. 2010(04)
[6]Polarization beam splitter based on dielectric periodic structure with different EFCs for two polarizations[J]. 张渊,蒋玉蓉,李夏,薛唯. Chinese Optics Letters. 2008(10)
硕士论文
[1]二维非均匀介质中的自发辐射研究[D]. 任昊.安徽大学 2018
[2]基于FDFD方法的有机太阳能电池光电特性研究[D]. 程璐璐.安徽大学 2017
[3]脊波导和矩形波导传输特性分析[D]. 邵玉.合肥工业大学 2017
[4]周期结构FDFD算法的完全匹配层研究及其应用[D]. 许杰.安徽大学 2016
[5]基于FDFD方法的含石墨烯典型结构光电特性研究[D]. 周丽.安徽大学 2015
本文编号:3171852
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3171852.html