FDTD solutions
關注創建者：NoahX 創建時間：2020-03-26
FDTD solutions的視頻教程
FDTD超材料專題教程
Lumerical FDTD Solutions 超 材 料 專 題 教 程 課程中使用的軟件版本為：Ansys Lumerical 2020 R2 定位科研前沿 · 實操內容挑選SCI期刊上已發表的研究工作 · 根據實際科研工作學習FDTD · 確保授課內容絕對正確，經得起實踐檢驗！
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006 - FDTD腳本構建陣列結構（含講解視頻）
006 - FDTD腳本構建陣列結構（含講解，53元） ? 基本介紹： ·? 主要內容：繪制論文《Reflective metalens with sub-diffraction-limited and multifunctional focusing（作者：Hui Yang）》中的圖3b； ·??基于Lumerical FDTD Solution，使用的軟件版本為Lumerical 2016a
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022 - FDTD薄膜的透反射率（零基礎教學型案例，含演示，46元）
022 - FDTD薄膜的透反射率（零基礎教學型案例，含演示，46元） 基本介紹： ·??主要內容：用Lumerical做了光正入射到薄膜時的透反射率； ·??基于Lumerical FDTD Solution求解，使用的軟件版本為Lumerical 2018a； ·??計算所需的內存：4 GB； ·??涉及的內容：自定義材料、平面光源、功率監視器、周期性邊界 等； ·??繪制了
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FDTD solutions的實例教程
本案例以WO3/W薄膜為例，介紹FDTD中反射率測量的主要過程。軟件版本為Lumerical的FDTD Solutions 2020a。
下面介紹主要步驟：
1. 導入材料
由于WO3材料在FDTD的材料庫中沒有內置，需要自己查找并導入，對于一般材料可以從如下網站中查找相應折射率：
http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/nk/
https://refractiveindex.info/
https://refractiveindex.info/
點擊Materials，
在彈出的窗口中，點擊Add，在彈出的選項框中選擇Sampled 3D data。
點擊Import，在Select File中選擇折射率文件，導入即可。
2. 添加結構
結構添加通過Structures添加，選擇Rectangle，添加WO3薄膜，
設置結構參數，可根據圖中參數進行修改，
材料選擇剛才導入的WO3。
其他兩項設置默認即可，不用修改。
相同的思路，添加W層，WO3是在W上方，因此設置的時候Z方向的數值應契合好。相關設置如下：
3. 設置FDTD Region
點擊Simulation，添加FDTD。由于是薄膜結構，X和Y方向是無限延伸的，因此X，Y方向設置成周期性邊界條件，周期性邊界條件的情況下PML可以設置成steep
angle，以提高計算速度。
結構尺寸上按需求設置，X，Y方向沒有特別要求，Z方向最小值應設置在W層中，最大值在WO3上方，同時遠離結構至少半個波長。其他不需要特別修改，默認即可。
4. 添加Mesh
點擊Simulation右方的下拉菜單，添加Mesh。建模設計過程沒有明顯的先后次序要求，Mesh什么時候設置都可以。
展開 FDTD計算得到的電場分布，但是FDTD通過另存為jpg或者截屏所得到的圖片分辨率很低，得到的圖片往往不能直接使用。因此，可以通過腳本輸入到Maltab，然后再利用Matlab處理圖片并輸出。
??但是將數據從FDTD輸出到Matlab中，并不是想象中那么簡單，經歷了好幾次坑，反復摸索之后，得到了一種比較可行的方案，介紹如下。
1. FDTD原始結果
??這里我們選用三角納米片的電場分布仿真結果進行舉例。圖1是FDTD直接輸出的結果（截圖），可以明顯看出，x方向和y方向的比例并不相同，而且不容易調節成比例尺相同，我目前有兩個可行的方案可以解決這個問題，一種是先建立一個方形的圖片，利用簽字筆在電腦屏幕上畫出方形的邊界，然后再反復調節FDTD的圖片，使其邊界和畫出的邊界重合；第二種方案相對更精準也更方便，借用Snipaste截圖軟件創建一個方形的貼圖，這個好處是這個貼圖可以一直置于頂層，然后再調節FDTD中圖片的邊界即可。這兩種方案都是調節好之后進行截圖，因為直接另存，FDTD輸出的圖片更加模糊，而且也沒有在FDTD Solutions軟件中找到可以設置分辨率的選項（FDTD Solutions版本為2018版），因此可以使用高分辨率截圖軟件或者較高分辨率的軟件，然后將圖片放到PS或者AI中進行分辨率的進一步調節。FDTD中能夠調節的著實比較少，很有必要繼續調整。
2. FDTD結果導出到Matlab
??FDTD數據導入到Matlab主要參考Lumerical官網的介紹文檔matlabsave。
??
展開 FDTD Solutions：基于矢量3維麥克斯維方程求解，采用時域有限差分FDTD法將空間網格化，時間上一步步計算，從時間域信號中獲得寬波段的穩態連續波結果，獨有的材料模型可以在寬波段內精確描述材料的色散特性，內嵌高速、高性能計算引擎，能一次計算獲得寬波段多波長結果，能模擬任意3維形狀，提供精確的色散材料模型
FDTD軟件介紹及案例分析一.pdf
029 – FDTD用代碼繪制圓角三角形結構（僅模型文件，20元）
基本介紹：
主要內容：在structure group中用腳本畫了一個圓角三角形結構；
基于Lumerical FDTD Solution，使用的軟件版本為Lumerical 2018a；
計算所需的內存：無；
涉及的內容：在structure group中編寫腳本畫一個圓角三角形結構；
本案例僅包含模型文件，購買后不附帶答疑指導。
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，該結構是一個圓角的三角形柱體。三角形的邊長為 a0、三個角的圓角半徑為 r0。
在結構組里可以方便地改動這種圓角三角形的參數，如下圖所示。
再次提醒：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，也不附帶答疑指導。
本案例僅包含模型文件，請從附件中下載
附件壓縮包的解壓密碼購買后會顯示。
029-FDTD用代碼繪制圓角三角形結構（僅模型文件）.zip
展開 017 - FDTD利用腳本繪制波浪形光柵結構（僅包含模型文件，13元）
基本介紹：
主要內容：繪制一個波浪形的光柵結構，即介質平板的厚度在一個方向上以sin函數變化；
基于Lumerical FDTD Solution，使用的軟件版本為Lumerical 2016a；
計算所需的內存：無；
涉及的內容：structure group編寫腳本；
注意：本案例僅包含模型文件，有一個操作步驟簡單說明。沒有講解視頻，不附帶答疑指導。
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，該結構的下表面是平面，上表面是滿足 sin 函數的曲面。
在結構組里可以方便地改動這種sin形曲線光柵的參數，如上圖所示，其中各個參數的含義為：
index - 材料的折射率
material-材料，如果設置材料的話，index 就無效
amplitude-sin 曲線的振幅
thickness - 光柵厚度
period - sin 曲線的周期
x_span - x方向的跨度
y_span - y方向的跨度
再次提醒：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，也不附帶答疑指導。
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FDTD solutions的相關專題、標簽、搜索
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如果您點擊FDTD Solutions頂部菜單欄上的“資源”按鈕，將會打開資源配置窗口，您可以在其中找到特定機器的并發設置。正如您在此處看到的，每個FDTD求解器都會將仿真分解為4個進程，每個進程包含4個線程。
這將在一臺16核的機器上運行一次模擬。需要注意的是，線程數乘以進程數必須等于給定機器上可用的CPU核心總數。這將確保所有CPU核心都被占用。
在這里，我們采用FDTD solutions軟件研究在單光子源入射的情況下，五邊形光子晶體波導的光傳輸特性隨無序程度變化的情況，進而得出無序效應對二維光子晶體光傳輸特性的影響，證明6%無序度的五邊形氣孔的六邊形光子晶體波導具有引人注目的光傳輸性質。
在這項工作中，六邊形光子晶體晶格結構采用如圖1所示的五邊形氣孔形狀。
專題二課程通過FDTD仿真實例以及論文模擬復現的形式，帶大家使用FDTD Solutions及相關軟件構建數值建模研究的方法。多個場景案例的應用講解，學習借助FDTD在超構表面設計、超構透鏡設計、納米結構的光學特性研究、波導結構設計等多個方向的研究。
詳情請看：軟研科技
微信號：XIE-Tloml
? 可與FDTD Solutions 的矢量場數據交換，來處理宏光學系統和微結構光學。
? COM服務器/客戶端支持與Matlab、Excel、C++、VB、C# 等程序相互調用。
? 使用“Bird Simple Spectral Model”模擬太陽光在不同位置、不同時間以及一系列環境因素如大氣氣溶膠厚度、大氣可降水量、表面壓強等對接受面照度影響。
036 – FDTD納米線的光散射（僅模型文件，免費）
基本介紹：
主要內容：本案例通過matlab解析和FDTD模擬分別計算了半徑100 nm的納米線對TM光的散射截面，兩者完全吻合；
基于Lumerical FDTD Solution求解，使用的軟件版本為Lumerical 2020 R2；
計算所需的內存：1 GB；
涉及的內容：2D-FDTD、場監視器、cross-section
029 – FDTD用代碼繪制圓角三角形結構（僅模型文件，20元）
基本介紹：
主要內容：在structure group中用腳本畫了一個圓角三角形結構；
基于Lumerical FDTD Solution，使用的軟件版本為Lumerical 2018a；
計算所需的內存：無；
涉及的內容：在structure group中編寫腳本畫一個圓角三角形結構
026 – FDTD超表面折射率傳感器（僅模型文件，120元）
基本介紹：
主要內容：根據發表在物理學報上的論文《X-兩環結構的光學特性研究，作者：潘庭婷等》，用Lumerical FDTD重復了其中的所有內容（共24張圖） ；
基于Lumerical FDTD Solution求解，使用的軟件版本為Lumerical 2018a；
計算所需的內存：2
Solution求解，使用的軟件版本為Lumerical 2016a；
計算所需的內存：1 GB；
涉及的內容：2D-FDTD、MIM波導中平面光源的使用、場監視器、透射率監視器 等；
繪制了：透射率隨波長的變化關系、磁場分布、輸出光的相位響應；
本案例僅包含模型文件，但有一個如何運行仿真的簡單說明。
017 - FDTD利用腳本繪制波浪形光柵結構（僅包含模型文件，13元）
基本介紹：
主要內容：繪制一個波浪形的光柵結構，即介質平板的厚度在一個方向上以sin函數變化；
基于Lumerical FDTD Solution，使用的軟件版本為Lumerical 2016a；
計算所需的內存：無；
涉及的內容：structure group編寫腳本；
注意：本案例僅包含模型文件
Solution求解，使用的軟件版本為Lumerical 2016a；
計算所需的內存：8 GB；
涉及的內容：TFST光源、cross_section分析組、自己編寫腳本畫圖 等；
繪制了：四個不同尺寸金納米棒的吸收截面、散射截面和消光截面；
注意：本案例僅包含模型文件，但有一個如何運行計算的簡單說明，購買后不附帶答疑指導。
