时域有限差分法在光波导分析中的应用及改进

对时域有限差分算法在弱导光纤中应用时吸收边界条件的设置和计算结果的误差进行了讨论,并提出改善计算精度的方法。文中给出用这种方法计算普通光纤传输特性的结果。     

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。     

弱导光纤的标量衍射光束特性分析

仿照罗兰圆光学系统构造罗兰球光学系统 ,在罗兰球中简化电磁波的瑞利 索末菲标量衍射积分公式 ,推导出折射率阶跃分布的弱导光纤LP模衍射场分布和空间频谱的计算公式。提出LP0 1模远场衍射分布存在类似于平面波圆孔夫琅禾费衍射艾里斑的中央亮斑概念 ,并给出中央亮斑角半宽度的计算公式。     

MRTD算法的APML实现及其在光波导仿真中的应用

实现了基于Daubechies紧支集尺度函数的时域多分辨分析(MRTD)算法的各向异性理想匹配层(APML)吸收边界条件,并将其应用到平面光波导的仿真和分析中。验证结果表明,APML吸收层性能主要由其层数和计算空间步长所决定。与传统的时域有限差分(FDTD)法相比,基于高阶消失矩Daubechies尺度函数的MRTD法可以提高吸收层性能。     

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。     

采用PML吸收边界条件的FDTD法的分析平面微带结构中的应用

本文将理想匹配层（PML）吸收边界条件用于平面微带结构的时域有限差分法（FDTD）分析中,给出平面微带结构的PML吸收边界条件,并编制程序,进行数值计算。结果表明,与传统的Mur吸收边界条件相比,采用PML吸收边界条件只需采用最简单的馈源模型就可明显地减小计算网格空间和加快收敛速度,并且可用于分析任意复杂结构的微带电路。本文方法对微带电路及微带天线的CAD设计将具有实际意义。     

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。     

采用PML吸收边界条件的FDTD法在分析平面微带结构中的应用

本文将理想匹配层(PML)吸收边界条件用于平面微带结构的时域有限差分法(FDTD)分析中,给出平面微带结构的PML吸收边界条件,并编制程序,进行数值计算。结果表明,与传统的Mur吸收边界条件相比,采用PML吸收边界条件只需采用最简单的馈源模型就可明显地减小计算网格空间和加快收敛速度,并且可用于分析任意复杂结构的微带电路。本文方法对微带电路及微带天线的CAD设计将具有实际意义。     

高阶FDTD法分析电-大尺寸光波导器件

高阶时域有限差分(FDTD)法用于电-大尺寸平面光波导器件的时域分析,实现了高阶FDTD法的理想匹配层(PML)吸收边界条件;研究了高阶FDTD法的数值色散特性,并对平行介质带定向耦合器进行了数值模拟,所得结果与解析解非常一致。     

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。     

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。     

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.     

FDTD中的一种新截断边界-STWBC

本文提出了一种新的边界条件:驻波-行波边界条件(STWBC).这种边界条件是在计算域外附加理想导电(磁)壁进行截断,运用反射原理,将边界处的驻波转化为行波,保持计算域内的行波状态,在有限空间内有效模拟出无限大的电磁散射空间.文中给出了该边界条件在FDTD中的差分迭代式,以及二维数值实验结果,并与PML边界和单向波边界进行了比较.由于该边界比单向波边界所需计算空间小,数值稳定性好,同时不象PML边界,需要进行场量分离和附加额外的吸收层,因此计算效率较高.     

不同针孔直径下衍射波面的标量和矢量分析

针孔作为点衍射干涉仪中的关键元件,针孔的制作精度将会严重影响干涉仪的检测精度。对于大多数衍射问题,标量衍射理论是一种比较好的近似,但是当衍射孔径较小时,矢量衍射理论更能说明衍射波面的实际情况。针对可见光入射针孔时,分别从标量和矢量衍射理论出发,分析针孔尺寸对衍射波质量的影响,并计算衍射波面的峰谷（PV）值和均方根（RM...