基于并行三維FDTD算法的光學仿真軟件的開發(fā).pdf

1、FDTD算法，通過了近五十年的研究改進，其應用領域也不斷擴大，僅光學領域內利用它所發(fā)表的文獻數量就在快速增長，但是研究所必備的數值仿真軟件中卻基本都是由國外人員研發(fā)出來的?？梢?，利用此類知名軟件撰寫的論文也獲得了世界范圍內各大高水平期刊的認可，比如Lumercial Solutions公司的FDTD Solutions、Optiwave公司的OptiFDTD等。這造成了我國在此行業(yè)的軟件水平與國外的差距，而且這種差距會隨著微納光學的快速

2、發(fā)展而逐步加大，故而開發(fā)出一款具備國家自主產權的兼顧系統(tǒng)架構、算法效率與數據分析功能的專業(yè)系統(tǒng)軟件來解決很多通用的電磁問題，變得越來越有必要。
　　本文的主要目的就是研發(fā)出一款采用并行三維時域有限差分算法的光學模擬仿真軟件。該軟件采用高效的C++編程語言編寫而成，架構是基于MVC的MFC，在保證算法效率的同時具備一定的可擴展性。除了具備三維可視化、波導模型設計、邊界條件設置、激勵光源添加、數據結果分析等基本功能外，還有兩個特色之處

3、：
　　1.利用OpenMP將串行執(zhí)行的FDTD算法并行化，充分利用當今計算機的多CPU內核和大內存的優(yōu)勢來提高算法的運行效率；
　　2.采用數據庫與文本雙存儲引擎，充分利用二者各自的優(yōu)點來適配模擬仿真項目。
　　本文最后通過一個完整的示例演示軟件所具備的基本功能；利用串行算法、并行算法來模擬仿真同一個項目，分別得到項目的運行時間數據，通過對該數據的分析，驗證并行算法相比于串行算法所帶來效率提升，并結合操作系統(tǒng)原理給出