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本文將簡(jiǎn)要介紹麥克斯韋方程組，并通過FDTD數(shù)值算法原理介紹麥克斯韋方程在光學(xué)現(xiàn)象預(yù)測(cè)和研究中的應(yīng)用與求解。麥克斯韋方程組十九世紀(jì)前后，庫(kù)倫和高斯分別總結(jié)了電學(xué)和磁學(xué)中的基礎(chǔ)物理規(guī)律。緊接著，奧斯特、安培和法拉第等學(xué)者分別發(fā)現(xiàn)并深入研究了電生磁和磁生電的物理現(xiàn)象。這一切都表明電和磁之間的關(guān)系密不可分。以上理論與實(shí)驗(yàn)研究為麥克斯韋提出方程組提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。

現(xiàn)如今已經(jīng)成為FDTD當(dāng)中一種常見方法，基于該方法，已經(jīng)有多種改進(jìn)方法應(yīng)用在FDTD中。原始的Yu-Mittra共形網(wǎng)格方法是為了解決理想導(dǎo)體與介電材料界面處的精度計(jì)算。理想導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)為零，故有法拉第電磁感應(yīng)定律‘ 可以得到二維FDTD迭代方程?進(jìn)一步的可以將其應(yīng)用到介質(zhì)表面的共形網(wǎng)格當(dāng)中。

FDTD 技術(shù)首先由 KS Yee 通過 Yee 離散方案引入計(jì)算電磁學(xué)中。在 Yee 開發(fā)的方案中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量在 3 維 (3D) 空間和時(shí)間中交錯(cuò)。在所形成的3D空間中，物理電磁波傳播由法拉第定律和安培定律等值線的互連陣列來(lái)表示。使用 FDTD 技術(shù)解決電磁問題不需要大量先驗(yàn)知識(shí)，因?yàn)?Yee 方案方法易于使用且用途廣泛。

兩個(gè)帶尾纖的法拉第隔離器大大降低了設(shè)備對(duì)背反射的敏感性。 在下文中，我們將研究各種技術(shù)細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)部分地導(dǎo)致了某些泵送方向的優(yōu)勢(shì)。

這類器件一般使用磁光效應(yīng)，例如法拉第 (Faraday) 效應(yīng)。雖然目前在OpticStudio中沒有表面可以模擬這類磁光效應(yīng)，但我們可以使用瓊斯矩陣表面近似模擬一個(gè)軸上光學(xué)隔離器。隔離器中的光學(xué)材料對(duì)于不同角度入射光的影響各不相同。也就是說，對(duì)于一個(gè)在給定方向傳播的線偏光，材料將使光線旋轉(zhuǎn)一定角度β；當(dāng)以相反方向傳播時(shí)，材料將使光線旋轉(zhuǎn)角度-β。