安徽大学 电子信息工程学院 计算智能与信号处理教育部重点实验室，合肥 230039
为了克服时域有限差分算法中卷积完全匹配层对消逝波吸收效果差的缺点，提出一种在卷积完全匹配层后添加特殊吸收层的方法.在不增加物体与吸收层内层距离的情况下,通过调节特殊吸收层中两个衰减因子,使其为常数,并令吸收因子逐层从1增加到10，来增强吸收层对消逝波的吸收性能.平面波垂直入射到单层光子晶体的算例表明，添加了特殊吸收层的吸收边界在与散射体相距5个网格的情况下仍能够保持计算结果收敛, 而传统的吸收边界则需要相距80个网格才能保证结果收敛，说明该方法提高了对消逝波的吸收性能.进一步在结构中采用此吸收边界来计算多层光子晶体的传输特性曲线,并将其与常规方法计算所得结果做比较，两种结果吻合较好.数值算例验证了该方法的有效性和正确性.
时域有限差分 卷积完全匹配层 消逝波 特殊吸收层 吸收性能 长时间稳定性 Finite-Difference Time-Domain (FDTD) Convolutional perfectly matched layers Evanescent wave Special absorption layer Absorption performance Long-time stability
1 西北核技术研究所， 西安 710024
2 西安交通大学 电信学院， 西安 710049
在正交网格体系中建立物理模型共形描述的基础上，针对采用扩展元胞技术的共形时域有限差分(ECTCFDTD)方法模拟计算波导器件遇到的开放端口截断问题，给出了积分形式的共形卷积完全匹配层方法，算法具有与ECTCFDTD相同的数值稳定性。设置不同的完全匹配层的控制参数，对波导中有消逝波存在的情况进行长时间模拟计算，分析共形卷积完全匹配层对消逝波的长效截断能力，分析卷积完全匹配层的截断误差。计算结果显示:积分形式的共形卷积完全匹配层可有效截断波导器件的开放端口。
波导 开放端口 共形 卷积完全匹配层 全局稳定性一致 waveguide open port conformal convolutional perfectly matched layer uniform stability
1 西北核技术研究所,陕西,西安,710024
2 西安交通大学电子与信息工程学院,陕西,西安,710049
讨论了高功率微波源模拟中波导开放边界截断的需求,分析了不同类型完全匹配层(PML)的特点,选用卷积形式PML截断色散波导器件的开放边界.从自由空间电磁波的平面波解和分裂形式的PML出发,构造了未分裂形式的PML,用傅里叶变换的卷积定理,导出了直角坐标系下卷积完全匹配层(CPML)介质中电磁场的迭代形式的离散方程.在不同频率和模式激励源作用下,模拟计算了CPML截断矩形波导开放边界的性能,数值结果表明最大相对误差都小于-70 dB,远好于Mur吸收边界的截断效果.
卷积完全匹配层 时域有限差分 粒子模拟 矩形波导 截断 Convolutional perfectly matched layer FDTD Particle simulation Rectangular waveguide Truncation 强激光与粒子束
2005, 17(10): 1557
1 防化研究院,第二研究所,北京,102205
2 西北核技术研究所,陕西,西安,710024
在分析不同类型完全匹配层特点的基础上,选用了卷积形式完全匹配层(CPML)截断空中核爆电磁脉冲数值模拟的开放边界.从自由空间中电磁波的平面波解和分裂形式的完全匹配层出发,构造了未分裂形式的完全匹配层,应用傅里叶变换的卷积定理,推导出2维旋转椭球-双曲正交坐标系下卷积形式完全匹配层介质中电磁场的迭代形式的离散方程.计算表明,采用CPML吸收边界方法使得截断的外边界处的场的计算误差大大减少.
卷积完全匹配层(CPML) 时域有限差分 电磁脉冲 核爆炸 截断 Convolutional perfectly matched layer（CPML） FDTD Electromagnetic pulse Nuclear explosions Truncation
