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。     

电磁场FDTD算法的容错分析与实现

 针对时域有限差分(FDTD)算法的计算机实现困难,提出时间与空间容错概念,并详细分析了FDTD算法的容错特性,以及影响容错FDTD执行性能与计算精度的几个关键因素.在容错实现中,本文提出容错写盘时忽略理想匹配层(PML)吸收边界,并利用内存映射技术实现电/磁场值数组,然后将其应用到FDTD算法的时间与空间容错中.数值模拟实例和相关的性能比较结果验证了方法的有效性.     

应用UPML的FDTD法计算平面微带电路

采用非分裂式理想匹配层（UPML）的时域有限差分（FDTD）法对矩形微带天线及低通滤波器等微带电路进行了分析计算,给出了时域和频域的仿真结果。与其他的理想匹配层（PML）相比,UPML利用D和H,物理概念明确,将PML区域与FDTD计算域隔离开来,并且减少了PML吸收边界计算所占用的存储量。从仿真结果看,该方法有效且极大减少了迭代次数。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于Z变换的拉伸坐标完全匹配层的改进算法

针对基于Z变换方法的拉伸坐标完全匹配层(SC-PML)提出了一种改进算法.新算法采用匹配Z变换技术将复拉伸坐标变量仿真为无限脉冲响应数字滤波器.与以前发表的SC-PML实现方法相比,新算法的主要优点是在PML的角和棱上仅仅需要一个辅助变量,从而节约了许多内存.而且,所提出的方法在不用修改的情况下,就能应用于仿真广义的FDTD计算域,诸如有耗、色散、各向异性或非线性.另外,还提出了一种应用在高阶差分方程中最小化内存的新算法.两个三维数字仿真实例验证了新算法的有效性.     

通信信号的电磁兼容和电磁危害仿真研究

采用FEKO软件提供的矩量法和多层快速多级子(MOM、MLFMM)、有限元(FEM)、物理光学法(PO)及其混合算法对通信信号的电磁兼容(EMC)和SAR(Specify Absorbing Rate)进行了仿真分析,并与实测结果和时域有限差分方法(FDTD)仿真结果进行了对比.结果表明,FEKO软件可以精确地分析相关电磁兼容问题.     

用FDTD法计算光子晶体探析

基于电磁场时域有限差分法(FDTD)来计算光子晶体(PC)的方法,较为详细的分析了在运用FDTD方法时,需要注意的一些问题,尤其是关于其晶格位置以及晶格上各个电磁场分量的分布和完全匹配层(PML)中在边界处其电磁场的处理;以此为理论依据分析了PC在作为光波导时其电磁场的变化。在入射光的波长、晶格常数、元胞半径不同时对传播损耗的影响,在波长一定时,晶格常数过大或过小都会导致光在光子晶体中的损耗过大,为光子晶体作为光滤波器或其他器件的设计提供了参考和理论计算的方法。     

时域有限差分法研究进展及其在EMC中的应用

时域有限差分（FDTD）法作为计算电磁学的三大算法之一,被广泛应用于集成电路信号/电源完整性分析、天线设计、瞬态电磁场效应分析与电磁兼容（EMC）等领域。该文回顾了FDTD的发展历史,介绍了FDTD的基本原理与关键技术,从完美匹配层吸收边界、共形技术、亚网格技术以及隐式迭代方法等方面介绍了该领域国内外的研究动态以及本团队在该领域的主要研究成果,分析了当前研究存在的主要问题和重点研究方向,并分析了FDTD方法在电磁兼容问题中的应用情况,旨在为电磁兼容相关工作人员提供参考。     

基于GPU的并行FDTD方法在二维粗糙面散射中的应用

利用显卡(Graphics Processing Unit, GPU)加速时域有限差分(Finite-Difference Time Domain, FDTD)法计算二维粗糙面的双站散射系数, 介绍了FDTD的理论公式以及计算模型.采用各向异性完全匹配层(Uniaxial Perfectly Matched Layer, UPML)截断FDTD计算区域.重点讨论了基于GPU的并行FDTD计算粗糙面双站散射系数的并行设计方案计算流程.在NVIDIA GeForce GTX 570显卡上获得了50.7×的加速比.结果表明:通过对FDTD计算粗糙面散射问题的加速, 极大地提高了计算效率.     

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。     

色散媒质中ADI-FDTD的PML

基于交替方向隐式(ADI)技术的时域有限差分法(FDTD)是一种非条件稳定的计算方法,该方法的时间步长不受Courant稳定条件限制,而是由数值色散误差决定。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。该文采用递归卷积(RC)方法导出了二维情况下色散媒质中ADI-FDTD的完全匹配层(PML)公式。应用推导公式计算了色散土壤中目标的散射,并与色散媒质中FDTD结果对比,在大量减少计算时间的情况下,两者结果符合较好。     

PML-FDTD及总场-散射场区连接边界条件在三维柱坐标系下的实现及应用

基于直接形式的麦克斯韦方程，在三维扩展柱坐标系下推导了完全匹配层吸收边界条件的时域有限差分表达式(UPML—FDTD)，将FDTD方法推广到三维柱坐标系中，并对其反射系数进行了测试。给出了柱坐标系下完整的总场一散射场区的连接边界条件以及平面波源的设置方法。最后利用这种方法模拟了平面波在自由空间中的传播过程，计算了理想导电圆柱体在TEM波照射下的散射方向图。     

新型光集成电路

日本京都大学试制成具有增强光信号和把光信号分成三个方向功能的新型光集成电路.新型光集成电路是在磷化铟(InP)衬底上迭加四层InP和磷砷化镓铟(InGaAsP)薄膜,从而形成发光二极管部分,在它上面迭加三层InP系薄膜,制成与发光二极管巧妙     

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。     

预测反射面天线馈源毁伤效应的混合算法

提出了一种预测反射面天线系统在馈源毁伤状态下辐射特性的混合算法.采用时域有限差分法(FDTD)分析了波导开口辐射器馈源穿孔毁伤时的初级辐射特性,利用物理光学法(PO)和物理绕射理论(PTD)分析了反射面天线的次级辐射特性.并采用非场分裂式完全匹配层(UPML)吸收边界条件、共形网格(Conformalmesh)技术提高计算精度和效率,取得了良好的效果,充分验证了混合算法的有效性.     

单极天线和偶极子天线辐射特性数值计算*

采用时域有限差分法(FDTD)在柱坐标系下对同轴线馈电单极天线辐射特性进行数值计算,推导了二维扩展柱坐标下修正的Maxwell方程,应用辅助微分方程FDTD法对修正的Maxwell方程进行了差分离散,以TM波在自由空间中的传播为例,仿真了电磁波在自由空间中传播过程并分析了坐标伸缩完全匹配层的性能,建立了单极同轴线馈电天线仿真模型,仿真分析了同轴线馈电单极天线的近场、远场及阻抗特性。在三维直角坐标系下建立了偶极子天线仿真空间模型,数值计算了偶极子天线不同切面的远场方向图,仿真结果与客观实际相同,验证了空间模型及相关理论的正确性。