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光子器件FDTD仿真工程

共计 30 章节
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01
课程导入与FDTD工程概览
目标=光子器件仿真流程 · FDTD方法定位 · 典型器件对象与工程目标
FDTD课程导入
02
麦克斯韦方程组与Yee网格离散
目标=时域有限差分基本原理 · 空间交错网格 · 时间步进格式与数值稳定性条件
Yee麦克斯韦方程组
03
仿真区域与边界条件设置
目标=PML吸收边界 · 周期性边界 · 对称边界
仿真区域边界条件设置
04
材料建模与色散处理
目标=介电常数模型 · Drude模型 · Lorentz模型
材料建模色散处理
05
光源类型与激励方式
目标=偶极子源 · 平面波源 · 模式光源
光源类型激励方式
06
网格划分与收敛性测试
目标=空间分辨率选择 · 材料界面处理 · 网格细化策略与结果收敛判断
网格划分收敛性测试
07
监视器与数据采集
目标=时域场监视器 · 频域场监视器 · 功率监视器
监视器数据采集
08
光子晶体微腔FDTD仿真
目标=结构建模 · 缺陷腔模式分析 · 品质因数计算与谐振频率提取
FDTD光子晶体微腔
09
光子晶体波导FDTD仿真
目标=能带计算 · 群速度分析 · 传输谱与慢光效应评估
FDTD光子晶体波导
10
微环谐振器FDTD仿真
目标=环形波导建模 · 耦合系数提取 · 自由光谱范围与品质因数分析
FDTD微环谐振器
11
定向耦合器FDTD仿真
目标=耦合长度设计 · 分光比计算 · 波长依赖性分析与优化
FDTD定向耦合器
12
多模干涉耦合器FDTD仿真
目标=自映像原理 · 模式激发与干涉 · 输出场分布与带宽评估
FDTD多模干涉耦合器
13
马赫-曾德尔调制器FDTD仿真
目标=相位调制臂建模 · 电光效应引入 · 调制效率与带宽分析
FDTD马赫
14
表面等离激元波导FDTD仿真
目标=金属-介质界面建模 · 传播长度 · 模式限制与损耗分析
FDTD表面等离激元波导
15
纳米天线与局域场增强FDTD仿真
目标=共振波长 · 近场增强因子 · 辐射方向图与效率计算
FDTD纳米天线
16
超表面与超透镜FDTD仿真
目标=单元结构设计 · 相位调控 · 聚焦效率与数值孔径分析
FDTD超表面
17
光栅耦合器FDTD仿真
目标=周期结构建模 · 耦合效率 · 带宽与对准容差分析
FDTD光栅耦合器
18
波分复用器FDTD仿真
目标=阵列波导光栅或级联微环结构 · 通道间隔 · 串扰与插入损耗
FDTD波分复用器
19
光电探测器FDTD仿真
目标=吸收区建模 · 光生载流子分布 · 响应度与带宽预估
FDTD光电探测器
20
太阳能电池光捕获FDTD仿真
目标=纳米结构陷光 · 吸收谱计算 · 短路电流密度评估
FDTD太阳能电池光捕获
21
非线性光子器件FDTD仿真
目标=克尔效应 · 四波混频 · 自相位调制及多物理场耦合方法
FDTD非线性光子器件
22
热光与电光效应FDTD仿真
目标=温度场与电场耦合 · 折射率调制 · 动态响应与功耗分析
FDTD热光
23
有源器件与增益介质FDTD仿真
目标=速率方程耦合 · 激光阈值 · 模式竞争与输出特性
FDTD有源器件
24
量子点与单光子源FDTD仿真
目标=偶极子发射 · Purcell因子 · 收集效率与光子统计
FDTD量子点
25
拓扑光子器件FDTD仿真
目标=拓扑边界态 · 鲁棒传输 · 缺陷免疫与单向传播验证
FDTD拓扑光子器件
26
时变与动态调制FDTD仿真
目标=时变介电常数 · 频率转换 · 动态波前调控与实时响应
FDTD时变
27
逆向设计与优化FDTD仿真
目标=伴随变量法 · 拓扑优化 · 遗传算法与器件性能自动提升
FDTD逆向设计
28
多物理场耦合FDTD仿真
目标=电磁-热-力耦合 · 半导体漂移扩散耦合及协同仿真流程
FDTD多物理场耦合
29
高性能计算与并行FDTD
目标=GPU加速 · MPI并行 · 内存优化与大规模器件仿真策略
FDTD高性能计算
30
仿真结果验证与工程报告
目标=实验对比 · 误差分析 · 参数扫描
仿真结果验证工程报告