導波系統(tǒng)本征值分析方法的研究是計算電磁學領域中的一個重要課題。在眾多的數(shù)值計算方法中,求解此類本征值問題的方法主要有矩量法、有限元法、有限差分法等。其中,時域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)方法作為一種時域的全波分析數(shù)值算法,具有形式簡單、建模方便、通用性強等優(yōu)勢,但在處理復雜媒質(色散、各向異性、左手媒質等)或復雜結構(非均勻、多尺度)時需要耗費大量的計算資源和計算時間。因此研究求解導波結構的本征值問題的高效時域算法是一個亟待解決的難題。本論文結合時間能量守恒的辛算法與空間降維的緊致算法,提出一種新型的時域數(shù)值計算方法——高階辛緊致格式FDTD(Symplectic Compact FDTD(SC-FDTD)方法,并圍繞該算法的基本理論與應用展開研究。首先,在傳統(tǒng)FDTD算法的基礎上,構建高階SC-FDTD算法的基本框架;其次,完善高階SC-FDTD算法的各項關鍵技術;最后,建立雙色散模型下的高階SC-FDTD算法,實現(xiàn)對復雜媒質與復雜結構電磁場本征值問題的高效高精度求解及應用,從而為光電器件的設計和優(yōu)化提供理論支撐。本論文的主要工作和...

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【學位級別】：博士

圖1.1微波波段研究領域

圖1.2開放結構波導傳輸線

圖1.3微納尺度光學器件研究領域

圖1.4本文主要研究內容安排第一章緒論，主要介紹了本文的研究背景和意義，對幾種常用的電磁學仿真算法的國內外研究現(xiàn)狀進行簡要的概述，并總結出當前時域數(shù)值算法所面臨的主要問題，

本文編號：3883133