PML—FDTD法在分析平面光波导结构中的应用

将理想匹配层(PML)吸收边界条件用于平面光波导结构的时域有限差分(FDTD)法分析中，给出了平面光波导结构的PML吸收边界条件，并对平行介质带定向耦合器进行数值模拟和验证，所得结果与理论值非常一致，证明了PML吸收边界条件应用于平面光波导结构分析的有效性。本文方法可用于分析任意复杂结构的平面光波导。     

波动方程FDTD算法的PML吸收边界条件的实现与验证

实现了波动方程FDTD算法的PML吸收边界条件(WE—PML)，并进行了数值验证．从结果可以看出，WE—PML的性能与Berenger-PML非常接近，优于Mur二阶近似吸收边界条件：同时，对PML媒质参数进行了优化，结果表明：WE-PML的性能主要是由PML的层数、垂直人射时的理论反射系数决定的，WE—PML参数的优化结果与Gedney的经验值基本一致。     

大尺寸天线的FDTD仿真

在三维Yee网格模型以及蛙跳模型基础上,分析了使用FDTD方法对天线的计算,重点讨论了非均匀网格技术和近远场转换原理,同时还研究了激励源以及吸收边界条件的具体实现办法。最后,以大尺寸喇叭天线为例,用理论和实验结果验证了计算方法的正确性,解决了大尺寸天线的FDTD仿真问题。     

FDTD编程模拟光波导光场分布的数值不对称的校正方法

以条形光波导为例,研究了用时域有限差分(FDTD)法编程模拟波导光场分布时的数值不对称性,及其对模拟计算造成的影响,提出了两种合理的解决方法,成功消除了数值不对称现象对正常模拟的干扰,通过在波导光场FDTD模拟中的实际应用,分析了每种方法的特点及欠缺,分别论证了它们在数值模拟中的应用价值,并阐明这两种方法对于任意形状光波导光场的FDTD模拟是普遍适用的。     

采用PML的FDTD方法对矩形微带天线的研究

将完全匹配层(PML)吸收边界应用于微带结构中，对矩形微带天线进行了分析计算，给出了其时域和频域的仿真结果。结果表明，与传统的Mur边界相比，采用PML吸收边界具有反射小、馈源模型简单、收敛速度快等优点。     

Z 变换法改进PML-FDTD 吸收边界条件

时域有限差分（FDTD）方法是计算时域电磁散射和辐射的一种简单有效的方法,被广泛应用于求解电磁场问题中,但由于计算机容量的限制,FDTD 计算只能在有限区域进行,为了能模拟开域电磁过程,在计算区域的截断边界处必须给出吸收边界条件,完全匹配层(PML)是一种行之有效的吸收边界条件。在PML 中应用Z 变换,和传统的引入PML 的方法相比,得到的迭代公式的程序更方便、更简单;考虑到要模拟的FDTD 计算区域的虚拟物质属性,采用了特殊的处理方法;数值实验验证了这种方法的有效性和吸收边界的吸收效果。     

利用时域有限差分法进行光波导器件的仿真

将理想匹配层（PML）吸收边界条件用于平面光波导结构的时域有限差分法（FDTD）分析，并对微腔体谐振环进行了数值计算模拟。证明了采用PML吸收边界条件的FDTD法应用于平面光波导结构分析的有效性。本方法对平面光波导的计算机辅助设计（CAD）具有实际意义，可用于分析任意复杂结构的平面光波导。     

一种非条件稳定的隐式时域有限差分法

介绍一种基于交替方向隐式(ADI)技术的时域有限差分法(FDTD).该方法是非条件稳定的,时间步长不再受到Courant稳定条件的限制,而是由数值色散误差来确定.与传统的FDTD相比,ADI-FDTD增大了时间步长,从而缩短了总的计算时间,特别是当空间网格远小于波长时,优点更加突出.首次把完全匹配层(PML)边界条件应用到ADI-FDTD计算中,采用幂指数形式的时间步进算法,推导了相应的迭代公式.进行了实例计算,并与传统FDTD的结果对比,验证了ADI-FDTD的有效性与优越性.     

FDTD求解高功率微波大气传播问题的可行性研究

提出了应用时域有限差分(FDTD)方法对高功率微波(HPM)大气传播模型进行数值模拟。HPM大气传播模型是由Maxwell方程组和电子磁流体方程共同描述的。利用FDTD的特点,在适当的时间和空间位置对该方程组进行中心差分,获得其显式差分格式。并结合流体力学有限元分析中的边界处理方法,建立了一套全新、高效的求解HPM大气传播的数值方法,其计算量仅与空间网格步数相当,在普通PC机上就能完成相应计算。计算结果验证了该方法的合理性和正确性。     

一维ZnO光子晶体带隙的FDTD法模拟研究

介绍了时域有限差分法(FDTD)的基本原理,设计了一个由ZnO和MgF2组成的一维光子晶体模型,并对光子晶体中传播的电磁场作了模拟和分析,通过对光子晶体透射谱的研究,详细讨论了不同周期数、不同厚度和不同厚度比对光子晶体带隙的影响,最后通过在周期薄膜层状结构中引入缺陷层构造了光子缺陷态。     

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。     

基于FDTD方法的光子晶体光纤色散特性分析

基于电磁场时域有限差分法(FDTD)计算光子晶体光纤(PCF)的方法, 分析了运用该方法时需要注意的一些问题, 特别是关于晶格位置、晶格上各个电磁场分量的分布以及完全匹配层(PML)中在边界处的电磁场的处理。以此为理论依据分析了一种纯石英材料双层芯PCF, 对这种光纤的传输特性进行了详细的数值模拟。通过调整光纤的结构参数, 设计出大负色散值的宽带色散补偿光子晶体光纤(DCPCF)。数值模拟结果显示在1530～1565 nm波长范围内其色散值在-400和-600 ps/(km·nm)之间变化, 达到了具有相同有效模面积的普通色散补偿光纤(DCF)的5倍。在整个C波段可以有效补偿长度25倍以上的标准单模光纤(SMF), 其色散剩余量在±1.0 ps/nm·km以内。该种结构的PCF对于制作高增益和宽带色散补偿于一体的集中式光纤放大器具有十分重要的意义。     

标量PML-FDTD算法在弱导光器件仿真中的应用

将标量时域有限差分法(FDTD)应用于弱导光器件的计算机仿真中，实现了标量时域有限差分法的理想匹配层(PML)边界条件．并对平行介质带定向耦合器进行了数值模拟和验证，所得结果与理论值非常一致。对平面光波导计算机辅助设计(CAD)将具有实际意义．可用于分析任意结构的弱导光器件。     

理想匹配层的综合优化

本文讨论了理想匹配层的吸收性能 ,给出了一种有效截断理想匹配层的边界条件 ,分析了不同导率剖面和边界条件对理想匹配层吸收性能的影响 ,给出了最小反射意义下的优化理想匹配层。     

二维时域有限差分法对接地板宽度有限的共面波导的特性参数分析

本文利用二维时域有限差分（FDTD）法分析接地板宽度有限的共面波导（FGCPW）在高达1THZ频段内的频变特性。将计算结果与三维FDTD法分析结果相比较发现，其一致性较好，且大大提高了仿真的效率，通过比较拉地板宽度对FGCPW的色散和衰减特性的影响，说明设计共面波导的关键在于对几何尺寸参数的正确选择。文中还引出各参数间的一般约束关系。     

一种新的PML构造及其在FDTD方法中的应用

完全匹配层(PML)吸收边界在处理开域问题的时域有限差分(FDTD)方法中已得到广泛应用.本文从PML中分裂场特性出发,提出一种新的PML构造,该构造中仅有八个子区且无角区.另外,采用降维方法对PML中分裂场进行存储,有效地节省计算内存.三维数值测试结果表明,构造的八层PML反射本地误差约为-160dB.另外,金属球散射截面模拟计算结果证实了新PML构造的实用性.     

基于时域多分辨法微带线串扰分析

时域多分辨分析法作为一种时域计算方法,其吸收边界直接影响到计算的准确度。采用具有紧支撑性和对称性的CDF(2,6)尺度函数作为基函数得到了三维各向异性完全匹配层吸收边界;将时域多分辨分析法应用于微带线串扰分析中,给出了适用于任意尺度函数的集总电阻和阻抗电压源模拟方法,并用该方法分析了某印刷电路板上两根平行微带线的串扰问题。仿真结果表明:与传统的时域有限差分算法相比,以CDF(2,6)尺度函数为基函数的时域多分辨分析法只需要其一半的网格数,计算速度提高三倍,同时具有内存使用少、利用率高等特点。     

FDTD法分析高速集成电路芯片内互连线

本文首次利用时域有限差分(FDTD)法分析了高速集成电路芯片内半导体基片上的有耗互连传输线的电特性.文中提出了有耗吸收边界条件,推导了不同媒质交界面上的边界条件通用格式.在FDTD分析的基础上,得到传输线各种参数的频变特性,为芯片内电路模拟提供了可靠的参数.