FDTD仿真例子

平面光源的R和T
https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360042089573-Reflection-and-transmission-calculations-using-a-planewave

模拟设置：

介质叠层n = 1:1.5:2.5:1.5；平面光波1μm单波长；边界条件Bloch

模拟结果：

每个模拟都将得到一个角度的 R 和 T；运行一系列模拟得到R和T随角度（0~60°）的变化。

脚本：#定义层介电常数和层厚度；#计算+-5nm层厚度的理论分析结果，与实测FDTD反射比较。

总结：fdtd区域z-y-z面可以远远小于结构；光源波长1μm/光源位置0.1μm/R0.5μm

等离子体超材料吸收器
https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360042096033

模拟目的：计算等离子体超材料吸收体的吸收特性。

模拟设置：

等离子体吸收器由位于薄介电层(n =1.75)和高反射厚金属层顶部的亚波长金属贴片的周期性阵列组成。对于光学模拟，我们只需要模拟单个晶胞。

光源:0.5~1μm/1μm：边界条件:对称；

模拟结果：

R / T / A 光谱；共振时的磁场强度；波长和入射角的关系；

脚本：

# R / T / A 光谱；#共振处的|H|；#使用 BFAST 扫描宽带平面波源的入射角。

总结：设置时要确保PML边界离开物体至少半个波长左右(有必要一个波长也可以)，因为PML不只会吸收入射光源，也会吸收速失场(evanescentfield)Metal:反射边界，电场全部反射；结构对称性，光源的偏振也要对称；中心点放在层1与层2之间；十倍的放大伸出；mesh精确度的大小不同，呈现出来反射透射曲线不同；

若源偏振与x轴垂直，x轴用对称边界条件，y轴用反对称边界条件。

超材料微测辐射热计
https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360041621694

模拟目的：光学模拟来计算红外辐射引起的吸收。

模拟设置：
超材料微测辐射热计的主要元件是吸收器和热敏电阻。 对于光学模拟，我们只需要模拟单个晶胞。
光源:2~14μm/1μm：边界条件:对称；

模拟结果：
R / T / A 光谱；共振时的磁场强度；波长和入射角的关系；

脚本：R / T / A 光谱；#共振处的|H|；

总结：若源偏振与x轴垂直，x轴用对称边界条件，y轴用反对称边界条件；长波段范围依旧可1μm，但要注意原点在哪；本文章在第二层。

3D材料仿真
1.折射率=根号介电常数
2.抖动优化：①设置mesh精度②FDTD仿真区域 general-->simulation time③FDTD仿真区域 advanced options-->auto shutoff-->auto shutoff min
3.mesh可以设置多个，如金膜处也可以设置
4.电场监视器，也可以设置点数，多个一个均可；某一光波处的电场，可以在此处设置。

2D材料仿真
1.只是FDTD设置时，选择 2D
2.刻蚀，材料选择，选 etch
3.波导的光源，只能选mode

纳米孔阵列
https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360041686994-Nanohole-array

模拟目的：计算金属薄膜中纳米孔阵列的透射和反射光谱；薄膜表面的近场分布和局部场增强。

模拟设置：
对阵列的单个晶胞进行建模，并使用对称/反对称边界条件将模拟量进一步减少 4 倍。
光源:0.2~0.75μm/0.2μm：边界条件:对称/反对称；

模拟结果：
透射和反射与波长 ；验证材料特性；近场图；近场强度增强。

脚本：
R / T / A 光谱；#验证材料特性 n k；#近场图；#近场强度增强。

总结：层级很重要；mesh大小，可以等于某部分大小。

名称：石墨烯超材料吸收体
https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360041622634
模拟目的：通过改变关键几何参数来跟踪石墨烯吸收体的吸收光谱。

模拟设置：
使用基于石墨烯表面电导率的二维石墨烯材料模型；考虑的两种结构：均匀石墨烯片和石墨烯渔网超材料。
边界条件:对称/反对称；

模拟结果：
波动频率和吸收率的吸收光谱。

脚本：
不同电压下的吸收光谱。

总结：FDTD区域中的simulation time的精度影响共振点的位置；