Guilin Sun
Ansys Employee

现在比较清楚了,你想比较单个脉冲加平移与双脉冲的的结果。

首先,相干叠加是没有问题的,一定是相干叠加,不可能是非相干叠加。非相干叠加是强度叠加,而FDTD是振幅叠加,这一点毫无疑问。

实数包含相位信息!只是你不能直接提取而已,实部是Em*cos(wt+phi), 此时有两个未知量,Em和phi,需要在频域里才能同时得到它们。当年我使用某款软件时,他们那时没有把这个概念搞清楚。

出现不一致的原因,我估计是因为这两种情况下实际的激励各不相同:单脉冲加平移情况下,系统里面实际上只有一个脉冲;双脉冲情况下,里面确实是两个脉冲,一个是第一个脉冲的残余,一个是第二个脉冲,此时,两个加起来才是实际注入的脉冲。相比第一种方法只有一个脉冲情况,光源的注入误差不一样。所以,我认为这是仿真误差问题,减小网格尺寸可能有帮助。不是理论上的问题, 因此用一个脉冲加平移更能说明实际问题。

其次,光源的上升沿如果过快,可能导致脉冲变形严重。建议你用更长一点的脉冲,使得脉冲注入更缓慢一些。FDTD实际上是低通滤波,信号变化太快,有高频产生,这样有问题。

实际的脉冲是(类)高斯的的,原则上无限延申的。不仅频域是高斯(对频率),时间域也是高斯。

你也可以用矩形脉冲来调制,但是会产生很多高频成分,脉冲变形更严重。这种变形不仅有群速度色散造成的,还有FDTD本身离散误差造成的。

最后,自定义信号在FDTD中可以用几乎单波长实现,至少是准单色光可以实现,但是对你没有什么帮助,因为你要的是脉冲,而单色或者准单色需要很长的信号,参见 https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360042192813-1D-cavity-laser-using-4-level-2-electron-material 这个例子的上升沿太陡了。

两个极端情况,即矩形脉冲(宽谱)和无限长脉冲(单波长)对你的问题都没太大帮助。

所以,尽管两种结果不一致,我认为脉冲加平移最好。

当然这些并没有什么官方或者文献说明,我根据个人理解建议,仅供参考。