Photonics – Chinese

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Ansys Insight: FDTD 初学者: 平面波和全场散射场tfsf光源有什么区别

    • Guilin Sun
      Ansys Employee
      时域仿真常用的光源类型及典型应用参见 这个帖子 

      Ansys Insight: FDTD Solutions 的光源类型及其典型应用:初学者

       

      平面波一般适用于周期结构;特殊情况也可以近似应用于散射粒子等非周期情况。

      全场散射场TFSF本身也是平面波,即全场区域内光源本身就是平面波,可将它叫做局部平面波,而散射场是减去光源直射部分(包括基底反射)后的散射场。TFSF有时也可以用于周期结构,此时如果计算透射率反射率,光源必须大约周期结构,监视器必须位于TFSF之内,在外面是散射,将根据TFSF边缘所看到的结构不同散射也不同。实际上,周期结构计算散射一般没有什么实际意义,因为它的远场是光栅衍射,空间分布和频谱分布都不是连续的。

      不过,一般情况下,没有特殊原因,请按其主要应用来设置。应该注意,TFSF光源一般不用作仿真透射率反射率,除非是周期物体,而周期物体最好直接用平面波。这是因为,这两种光源的功率都与光源横向尺寸成正比,如果是周期结构,实际用的光源横向尺寸就是周期大小,而非周期结构,入射功率将随光源横向尺寸而变。

      由于TFSF使用的是特殊的平面波,光源两边的结构必须完全等同,此外,任何监视器都不能穿过或者位于光源的灰色区域。

       
      这个帖子在转移过程中丢失了很多信息。简单补充如下:
      1: 非周期仿真不能用来计算透射率,这是因为,这个光源实际上注入的功率可能比几何面积乘光强大或者小。如果小,透射率可能大于1,参见
      Poynting_vector.png
      2: 一般不用于周期结构。不过最近十几年的趋势似乎对周期结构也计算其散射特性,这个时候,TFSF面积需要大于周期面积。也就是其横向尺寸要大于FDTD相应尺寸。
       
      3:TFSF中的总场是局部平面波,计算透射率的话监视器必须在总场区域内部,但是又不能与TFSF的边界有重合,因此,即使注入功率能正确计算,透射率也不对。
      散射场是总的场减去直射场,因此在散射区计算透射率也没有物理意义。
      4: TFSF是一种差分计算,理解这个可能有助于理解前面的分析。
      5: TFSF为了保证总场内部光源的平面波特性,横向有其特殊的边界条件,而且也不能反射,因此3D的时候它是一个六面体,任何监视器均不能穿过其任何一个面,否则结果可能有问题。
       
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