15940.復(fù)雜材料的時(shí)域有限差分法及其實(shí)現(xiàn)

1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文復(fù)雜材料的時(shí)域有限差分法及其實(shí)現(xiàn)碩士研究生：劉肖學(xué)號(hào)：1120349094導(dǎo)師：姜淳教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：信息與通信工程所在單位：電子信息與電氣工程學(xué)院答辯日期：2015年1月授予學(xué)位單位：上海交通大學(xué)上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文I復(fù)雜材料的時(shí)域有限差分法及其實(shí)現(xiàn)摘要隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷發(fā)展，電磁仿真軟件的功能越來(lái)越強(qiáng)大。時(shí)域有限差分法(FiniteDifferenceTimeDomain，F(xiàn)DTD)作為電磁仿

2、真的一種算法，憑其對(duì)電磁場(chǎng)問(wèn)題最本質(zhì)最完備的數(shù)值模擬受到重視。本文在深入分析時(shí)域有限差分法的原理及MIT基于FDTD的開(kāi)源軟件MEEP的基礎(chǔ)上，研究了添加計(jì)算磁光材料，有源材料，拉曼非線性色散材料的方法。在第二章，首先分析用差分近似導(dǎo)數(shù)的誤差，確定中心差分精度較高。然后討論引入磁荷和磁流之后的麥克斯韋方程組。隨后介紹Yee的差分網(wǎng)格，講述了電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度在網(wǎng)格的位置，以及時(shí)間上的更新步驟，最后將方程組離散化，推導(dǎo)出磁場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度

3、的更新公式。在第三章，本文分析磁光介質(zhì)在反向外磁場(chǎng)作用下，磁疇壁處存在單向電磁模式。針對(duì)磁光材料磁導(dǎo)率或介電常數(shù)非對(duì)角元素為虛數(shù)的特性，討論了如何修改代碼以增加對(duì)磁光材料的計(jì)算功能。最后通過(guò)仿真驗(yàn)證了電磁波在磁疇壁處的單向性，同時(shí)分析了參數(shù)對(duì)單向性的影響及其存在條件等。有源材料涉及能級(jí)躍遷。第四章分析了原子能級(jí)躍遷的速率方程理論。分析通過(guò)結(jié)合輔助微分方程法(ADE)和速率方程來(lái)更新極化強(qiáng)度的方法。隨后介紹如何在CTL文件中添加相關(guān)類的接