基于迭代FDTD法分析任意入射角度下周期結(jié)構(gòu)的傳輸特性.pdf

1、周期結(jié)構(gòu)是指由特定媒質(zhì)在空間按周期性排布形成的物體。由于其具有的特殊物理性質(zhì)，因而被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用中。近年來，色散材料組成的周期結(jié)構(gòu)得到越來越多的重視，比如頻率選擇表面、新型太陽能電池等。因此，對于各種色散周期結(jié)構(gòu)的計算和分析顯得尤為重要。
　　FDTD方法被廣泛應(yīng)用于周期結(jié)構(gòu)的電磁特性計算中，它通過在時間和空間上對電場分量和磁場分量進(jìn)行離散的方式求解空間電磁場。在垂直入射條件下，通過采用周期邊界條件，可以方便地使用

2、FDTD分析周期結(jié)構(gòu)的電磁特性。但是在斜入射條件下，頻域中的場值轉(zhuǎn)換到時域時會存在相應(yīng)的時間差值。在計算中由于各分量在未來時刻的場值是未知的，所以在解決周期結(jié)構(gòu)的斜入射問題時，傳統(tǒng)FDTD方法存在著諸多困難。
　　本文采用了一種基于FDTD的多次迭代算法，該方法的主要思想是在每次迭代的過程中保留相應(yīng)的場值，然后利用上一次迭代得到的數(shù)值近似替代當(dāng)前迭代所需的未來時刻場值，巧妙地解決了斜入射條件下超前場未知的難題。隨著迭代次數(shù)的不斷增

3、多，近似場會逐漸逼近真實(shí)場，進(jìn)而由于替代產(chǎn)生的計算誤差也會相應(yīng)變小，最終經(jīng)過多次迭代得到收斂的結(jié)果。本文的主要工作有:
　　1.介紹了周期結(jié)構(gòu)的研究背景，闡明本文所做工作的重要性。然后分析了FDTD方法的基礎(chǔ)理論，在此基礎(chǔ)上引入了本文采用的迭代FDTD法。
　　2.給出了任意入射角度下迭代FDTD方法的算法構(gòu)造，并詳細(xì)描述了算法的具體執(zhí)行過程。接著，分別對二維和三維的周期結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真計算，用以驗(yàn)證本方法的正確性。