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[Shin-Sung Kim]

Q1. 나노입자의 개수에 따라 광학적 효과가 다르기 때문에 나노 입자의 개수를 통일시키며 시뮬레이션을 진행하고자 합니다. 그렇게 되면 밑변의 길이가 커질수록 시뮬레이션의 영역이 커지게 되어 시뮬레이션이 동일한 조건에서 진행되는 것으로 볼 수 없다고 생각됩니다.

A1. 우선 시뮬레션을 나노입자가 일정한 간격으로 무한히 있다고 가정을 하고 시뮬레이션을 할 것인지 아니면 유한한 개수를 가진다고 제한을 두고 할 것인지를 결정해야 그에 맞는 시뮬레이션 설정은 어떠해야 할 지를 논할 수 있습니다. 시뮬레이션 데이타 용량이 커져 작동이 안된다는 것을 언급한 것으로 보아, boundary 를 전체적으로 pml 로 하여 많은 수의 입자를 시뮬레이션 영역내에 array 로 배치한 것으로 보입니다. 이러한 설정하에 질문을 하신 것으로 이해를 하고 답변을 드립니다.

주어진 공간 내에 '나노 입자의 개수를 통일시키며' 시뮬레이션을 하고자 한다면, 입자들 간의 간격을 고정시키고 밑변만 바꾸어야 할 것입니다. 그런데, '밑변의 길이가 커질수록 시뮬레이션의 영역이 커지게 되어 시뮬레이션이 동일한 조건에서 진행되는 것으로 볼 수 없다고 생각됩니다.' 라고 하신 것을 보면 밑변의 간격을 바꾸면서 입자의 간격도 바꾸는 (예를 들어 밑면이 서로 접하는 설정) 경우로 보이는데, 만약 이러한 설정으로 시뮬레이션 하는 것이 목적이라는 이 두번째의 목적을 만족시키면서 첫번째의 전체 영역안에 동일한 수의 입자를 배치한다는 것은 모순이 되는 것입니다. 그리고, '동일한 조건' 은 정확히 무엇을 가리키는가요? 질문의 의도가 다른 것이 었다면, 가능하면 대략적인 sketch 를 첨부하고 설명을 해주시기 바랍니다.

Q2. 또한, 정확한 광효율 변화를 확인하기 위해 3D로 시뮬레이션을 진행하기위한 시뮬레이션 영역이 너무 커지게 되어 시뮬레이션 data 용량이 매우 커져서 시뮬레이션이 작동하지 않습니다.

A2. 시뮬레이션에 소요되는 메모리를 줄이기 위해서는, symmetry 를 활용하거나, 필요한 data 만을 기록하고, frequency point 수를 줄이고, field data 의 sampling 정도를 줄이는 방법을 시도해 볼 수 있습니다. 이러한 조치를 취한 후에도 memory 가 충분하지 않다면, 이는 충분한 memory 를 추가로 확보하는 것 외에는 별다른 방법이 없습니다.

Q3. periodic 구조를 사용하면 시뮬레이션 영역을 줄여 시뮬레이션 시간과 data 용량을 줄일 수 있으며 밑변의 길이의 변화에 상관없이 동일한 나노입자의 개수가 동일하다고 생각할 수 있을거 같습니다. Dipole source로도 periodic 을 이용할 수 있을 까요?

A3. 그렇습니다. 하지만, periodic boundary 를 x-/y-방향으로 취한다는 것은 구조물과 아울러 dipole source 도 주기적으로 반복되고 있다는 것을 가정하는 것이므로, 전체를 pml boundary 로 하고 많은 구조물을 넣고 하나의 dipole source 를 배치하여 시뮬레이션 하는 것과는 전혀 다른 상황을 시뮬레이션하는 것입니다.

Q4. 만약 가능하다면 시뮬레이션 boundary condition을 어떻게 설정해야 하나요?

A4. A3 로 답이 되었으리라 생각합니다.