电子信息前沿技术丛书FDTD计算电动力学中的新进展:光子学与纳米技术 本书特色

光子学和纳米技术的进步已经彻底改变了人类在通信和计算方面的能力。本书介绍了时域有限差分计算电磁学在光子学和纳米技术方面的新进展。

电子信息前沿技术丛书FDTD计算电动力学中的新进展:光子学与纳米技术 内容简介

光子学和纳米技术的进步已经有效改变了人类在通信和计算方面的能力。本书介绍了时域有限差分计算电磁学在光子学和纳米技术方面的新进展。

电子信息前沿技术丛书FDTD计算电动力学中的新进展:光子学与纳米技术 目录

目录

第1章三维交错网格局域傅里叶基PSTD并行处理技术

1.1引言

1.2动机

1.3局域傅里叶基与重叠区域分解

1.4SL?PSTD技术的关键特征

1.4.1局域傅里叶基FFT

1.4.2吉布斯现象伪影的缺失

1.5介质系统的时间步进关系式

1.6消除单频激励的相速度数值误差

1.7理想匹配层吸收外部边界的时间步进关系式

1.8消除近场向远场变换的数值误差

1.9在分布存储巨型计算集群上的实现

1.10SL?PSTD技术验证

1.10.1平面波照射介质球的远场散射

1.10.2双层同心电介质球中电偶极子的远场辐射

1.11总结

参考文献

第2章基于拉盖尔多项式的无条件稳定FDTD方法

2.1引言

2.2传统三维拉盖尔基FDTD方法的公式

2.3高效三维拉盖尔基FDTD方法的表达形式

2.4PML吸收边界条件

2.5数值结果

2.5.1平行板电容器： 均匀三维网格

2.5.2屏蔽的微带线： 一维方向上的阶梯网格

2.5.3PML吸收边界条件特性

2.6总结与结论

参考文献

第3章精确总场/散射场平面波源条件

3.1引言

3.2FDTD精确TF/SF公式的推导

3.3基本TF/SF公式

3.4TF/SF交界面上的电流源和磁流源

3.5各向同性背景介质中入射平面波场

3.6基本TF/SF公式的FDTD实现

3.7构造FDTD精确TF/SF平面波源

3.8精确TF/SF公式的FDTD离散平面波源

3.9高效整数映射

3.10边界条件和矢量平面波极化

3.11必需的流密度Jinc和Minc

3.12方法总结

3.13仿真实例

3.14讨论

参考文献

第4章电磁波源条件

4.1综述

4.2入射场和等效电流

4.2.1等效原理

4.2.2等效电流的离散和色散

4.3分离入射场和散射场

4.4电流和场： 局域状态密度

4.4.1麦克斯韦本征问题与状态密度

4.4.2辐射功率与谐振模式

4.4.3辐射功率与LDOS

4.4.4FDTD中的LDOS计算

4.4.5LDOS中的Van Hove奇点

4.4.6共振腔与珀塞尔(Purcell)增强

4.5高效频率角度范围

4.6超级元胞中的源

4.7运动的源

4.8热源

4.9总结

参考文献

第5章严格PML验证和用于各向异性色散媒质的修正不分裂PML

5.1引言

5.2背景

5.3PML复数坐标拉伸基础

5.4绝热吸收体和PML反射

5.5区别正确和不正确的PML方法

5.6各向异性PML方法的验证

5.7截断各向异性色散介质的时域PML公式

5.8PML对斜波导的失效

5.9总结和结论

附录5A： PML复数坐标拉伸基础学习指南

5A.1波动方程

5A.2复数坐标拉伸

5A.3PML例子

5A.4非均匀介质的PML

5A.5用于倏逝波的PML

附录5B： 需要的辅助变量

附录5C： 光子晶体中的PML

5C.1pPML的电导率型面

5C.2耦合模态理论

5C.3收敛性分析

5C.4离散系统中的绝热理论

5C.5关于更好的吸收体

参考文献

所选书目

第6章基于亚像素平滑的不连续媒质精确FDTD仿真

6.1引言

6.2介质边界结构

6.3各向同性媒质边界的介电常数平滑

6.4场分量插值实现数值稳定

6.5各向同性媒质边界的收敛性研究

6.6各向异性媒质边界的介电常数平滑

6.7各向异性媒质边界时的收敛性研究

6.8结论

附录6A： 导出亚像素方法的微扰技术概述(详细推导参见文献［7］)

参考文献

第7章电磁场统计变化分析的随机FDTD

7.1引言

7.2Delta方法： 通用多变量函数均值

7.3Delta方法： 通用多变量函数方差

7.4场方程

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