基于迭代fdtd法分析任意入射角度下周期结构的传输特性

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1、■—；■■＇＇＇‘Ｉ：审．，．．；ｒ：＇可气！密级：保密期限：聲義乂爹硕±学位论文基于迭代ＦＤＴＤ法分析任意入射角度下周期结构的传输特＇性乂ｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰｅｒｉｏｄｉｃＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｔ＇＇ＡｉｂｉｔｒａｉＩｎｃｉｄｅｎｔＡｎｌｅｓＢａｓｅｄｏｎＩｔｅｒａｔｅ－ｙｇｄＦｉｎｈｅＤ－ｉｆｆｅｒｅｎｃｅＴｉｍｅＤｏｍａｉｎＭｅ化ｏｄ学号Ｐ１３２０１０２８姓名沈晨阳学位类别工学硕±￣￣—学科告业

2、（工程领域）电磁场与微玻技术指导教师黄志禅教授完成时间２０１６年３月￣￣答辩＾￣￣－委员会＾＾７／７主席签名．ｆｙ．ｆ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研巧成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得或安徽大学其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡。与我献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名；签字日期：王ｏ．屯ｌｔ年４月２日学位论文版权使用授权书

3、本学位论文作者完全了解安徽大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行、、检索，可Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编学位论文。＇（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名；签字曰期：年ｔ月２曰签字曰期：年ｔ月２曰（＾摘要周期结构是指由特定媒质在空间按周期性排布形成的物体。由于其具有的持殊物理性质，因而被广泛应用于科学研究和实际应用中。近年来，色散材料组成的周期结

4、构得到越来越多的重视，比如频率选择表面、新型太阳能电池等。因此，对于各种色散周期结构的计算和分析显得尤为重要。ＦＤＴＤ方法被广泛应用于周期结构的电磁特性计算中它通过在时间和空，间上对电场分量和磁场分量进行离散的方式求解空间电磁场。在垂直入射条件下，通过采用周期边界条件，可Ｗ方便地使用ＦＤＴＤ分析周期结构的电磁特性。但是在斜入射条件下，频域中的场值转换到时域时会存在相应的时间差值。在计算中由于各分量在未来时刻的场值是未知的，所Ｗ在解决周期结构的斜入射问题时，传统ＦＤＴＤ方法存在着诸多困难。一种基于ＦＤＴＤ的多次迭代算法本文采用了，该方法的主要

5、思想是在每次迭代的过程中保留相应的场值一，然后利用上次迭代得到的数值近似替代当前迭代所需的未来时刻场值，巧妙地解决了斜入射条件下超前场未知的难题。随着迭代次数的不断増多，近似场会逐渐逼近真实场，进而由于替代产生的计算误差也会相应变小，最终经过多次迭代得到收敛的结果。本文的主要工作有：１．介绍了周期结构的研巧背景，阐明本文所做工作的重要性。然后分析了ＦＤＴＤ方法的基础理论，在此基础上引入了本文采用的迭代ＦＤＴＤ法。２．给出了任意入射角度下迭代ＦＤＴＤ方法的算法构造，并详细描述了算法的具体执行过程。接着，分别对二维和Ｈ维的周期结构进行仿真计算，

6、用Ｗ验证本方法的正确性。３ＦＤＴＤ一．将迭代方法进步引入到对色散周期结构的分析中，通过计算Ｈ个具有广泛应用价值和重要物理意义的算例，验证了本方法对Ｄｍｄｅ色散模型ｅ－Ｌｏｒｅｎｔｚ组合模型的适用性和Ｄｒｕｄ。４．采用了在ＰＭＬ层后添加特殊吸收层的方式，更好地实现了对消逝波的吸收，保持了算法在计算周期结构时的长时间稳定性。：时域有限差分法结构迭代算法色散媒质入射关键词；周期；；；斜ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｐｅｒｉｏ出ｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｄｅ打ｎｅｄａｓｔｈｅｏｂｅｃｔｓｆｏｒｍｅｄｂｉｖｅ

7、ｎｍａｔｅｒｉａｌｓｊｙｇａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｅｒｉｏｄｉｃａｒｒａｎｅｍｅｎｔｉｎｓａｃｅ．Ｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｗｉｄｅｌｕｓｅｄｉｎｐｇｐｙｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｒａｃｔｉｃａｌａｌｉｃａｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．ｐｐｐＲｅｃｅ打ｔｌｙ，ｍｏｒｅａｎｄｍｏＫａｔｅｎｔｉｏｎｈａｓｂｅｅ打ｐａｉｄｔｏ化ｅｐｅｒｉｏｄｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ