[RFEDA原创]FDTD程序计算周期结构的透射和吸收，matlab代码，Drude色散模型，2D和3D程序，附公式推导

在论坛获得了大家的帮助，一起进步，很开心，把自己的代码拿出来和大家分享~ / sI0{  
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程序是用来计算周期光栅结构（形状可自行定义）的光吸收和透过，2D程序计算一维光栅结构，3D程序计算二维光栅结构。采用高斯调制脉冲入射，fft可以计算吸收谱、透射谱、反射谱等；也可以单频入射，计算场分布，用来分析结构的吸收峰是由什么模式而来，比如spp模式、波导模式等。 d&K2\n  
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一维光栅在一个原胞建模，二维光栅的两个光栅的夹角可以定义，需要自行想象并设定原胞。四周采用布洛赫周期边界，两侧采用UPML吸收边界。色散介质采用Drude模型。 u
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附件还包括了UPML吸收边界和Drude模型的公式，对应程序里面的变量。还包括一篇参考的论文，如果大家也做相关领域能引用就更好啦。 z(]14250  
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兄弟，做得不错啊！谢谢分享。

你好，我想询问一个问题哈，像下面的图，如何计算它的透射率和反射率呢？线柱为金属，光波从Z方向入射？

图片:无标题.jpg

可以像下面的图那样，选择一个原胞建模就行了吧，如果你的原胞是正方形的。当然是其它形状也没关系，但是FDTD计算只能做方形区域的，那就选择一个方形区域，使其能够包含一个周期或几个周期的特点，并且周期延拓这个方形区域就是实际的图形就行了。下面还有一个图，是我做3D计算，也是二维周期结构的建模，原胞不是矩形的，但是建模是矩形的，你可以参考下。 G8Sx;Xi  
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建模好后，就可以在某一个xy平面设置面源入射了，你的金属柱应该是有限长的吧，设置好布洛赫波矢，就是kx和ky，就能实现不同角度的入射了（kx=ky=0是垂直入射，要注意kx和ky不为0时，虽然是斜入射，但是不同频率下的入射角是不同的，它们相同的仅仅是切向波矢）。入射波采用脉冲，然后在入射平面后面设置一个平面采集反射波，金属柱另一侧设置一个平面采集透射波，把所有时间段的场分量都采集好，最后做傅里叶变换，就可以得到不同频率下的透射和反射了。这里要注意满足守恒的能流，就是坡印廷矢量Sz，很明显Sz=Real(Ex*conj(Hy)-Ey*conj(Hx))，而总能流要把Sz在透射、反射和入射平面上做积分。计算透射、反射和吸收时，相除的都是z方向的总能流。 E|5lm  
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如果是脉冲的话，可以一次计算得到整个频谱，很方便，但是金属要采用色散模型，比如Drude等。另外，这种计算要做两次，因为FDTD的面源会向+z和-z方向都发射，所以反射会有干扰。第一次计算要把金属结构去掉，只是单纯的把干扰的反射计算出来，时间步要和第二次的时间步相同。第二次计算得到的反射要把第一次计算得到的干扰反射减去就是真正的反射了。当然，第一次计算因为没有周期结构了，可以用1D-FDTD做就行了，会省时省内存。 O*y@4AR"S  
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你好，你所编写的程序非常好，但是仿真结果和那篇论文里的图不完全一样，是不是，还有你程序给出的那个吸收与波长的关系也只有一条曲线 是不是 谢谢哈~

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谢谢啦！ #5GIO  
楼主真是好人

谢谢分享，下下来学习学习……

兄弟，做得不错啊！谢谢分享。