資料介紹
透/反射率的計算在電磁波研究中非常常見,計算結果的準確性與材料參數定義,邊界條件的選擇,網格剖分有十分緊密的關系。以下是個人關于電磁波透/反射率計算問題的經驗整理,如有錯漏歡迎指正和補充。需要計算透/反射率的器件通常可分為幾種類型:
1. 波導器件
如各類波導分路器,光纖Bragg光柵,其入射端及出射端都滿足波導模式。當入射及出射端波導滿足端口(Port)內置結構(同軸/矩形),可直接選擇內置的波導類型,如RF案例庫中的H彎波導(h_bend_waveguide)及環形器(lossy_circulator)案例。當波導結構與內置類型不同時,需要首先通過模場分析計算出波導模式,通過Port邊界的Numeric 類型耦合到頻域分析中,作為入射條件。如V3.5a及V4中的波導適配器(Wave_adapter)案例,以及在V4.2a中更新的 dielectric_slab_waveguide案例,見附件1。需要說明的是,波導常常支持多個模式,為了保證作為頻域分析邊界條件的模場分布是正確的,可以先進行邊界模式分析,設定查找多個模式,根據模場分布從結果中找到作為入射條件的模式對應的模指數,然后在進行整個模型分析時,把此模指數作為參考值(Search for modes around:),查找模式數(Desired number of modes:)設定為1。以此保證入射條件正確。對于以上兩種情況,Port邊界內置的S參數可計算出透/反射率,其中S11對應端口1的振幅反射率,S21對應從端口1至端口2 的振幅透射率,以此類推。
2. 周期性散射體
如金屬納米天線陣列,光柵,光子晶體,在一或兩個維度上具有周期性。在RF模塊中,完美電/磁導體(PEC/PMC)是完全反射邊界,散射邊界(SBC)、端口(Port)邊界僅對某些角度或分布的光波透明,其他角度的光波均會有一定程度的反射,而PML如果設置恰當可以保證各角度入射波均被吸收。可以想像,如果散射場在邊界上有反射,最終計算出的透射場及反射場會受到影響。邊界的選擇十分重要。此類結構,可用周期性邊界條件,或是根據電/磁場的對稱性用PMC/PEC邊界進行簡化,僅對重復單元進行模擬。目前的解決方案主要有兩種:
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