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我正在尝试使用 Python-Meep 包进行一些 FDTD 模拟。首先，我想模拟一个平面波在“z”方向穿过真空。我在三维情况下正确设置源时遇到问题。在 2D 情况下，我可以将源设置为触及计算矩阵边界的线。在 3D 中，这似乎是不可能的。下面是简单的例子。

2D 情况：在 2D 情况下，源是从 (x,y)=(0 , .1e-6) 到 (x,y)=(15e-6 , .1e-6) 的一条线（从边界到边界） . 由于这一点，平面波不受干扰地传播到矩阵的另一端（反射的地方）。

import meep_mpi as meep

x, y, voxelsize = 15e-6, 15e-6, 50e-9
vol = meep.vol2d(x, y, 1/voxelsize)


class Model(meep.Callback):
def __init__(self):
    meep.Callback.__init__(self)

def double_vec(self, r):
    return 1

model = Model()
meep.set_EPS_Callback(model.__disown__())
struct = meep.structure(vol, meep.EPS)

f = meep.fields(struct)
f.add_volume_source(meep.Ex,
                meep.continuous_src_time(473.755e12/3e8),    # 632.8nm
                meep.volume(meep.vec(0e-6, .1e-6), meep.vec(15e-6, .1e-6)))

while f.time()/3e8 < 30e-15:
    f.step()

meep.del_EPS_Callback()

output = meep.prepareHDF5File("Ex1.h5")
f.output_hdf5(meep.Ex, vol.surroundings(), output)
del(output)

3D 案例：源是从 (x,y,z)=(0 , 0 , .1e-6) 到 (x,y,z)=(15e-6 , 15e-6 , .1e-6) 的平面. 这应该从矩阵的边界到边界创建一个平面。但是，不知什么原因，源没有触及边界（有一个小的空白空间），无论我做什么，我都不能强迫它触摸它。结果，我无法创建沿“z”方向传播的平面波。到目前为止，我尝试过：（a）明确给出no_pml论点（b）给出pml(0)论点，（c）改变采样，（d）改变源的'z'位置。没有运气。我将不胜感激任何建议。

import meep_mpi as meep

x, y, z, voxelsize = 15e-6, 15e-6, 15e-6, 50e-9
vol = meep.vol3d(x, y, z, 1/voxelsize)


class Model(meep.Callback):
def __init__(self):
    meep.Callback.__init__(self)

def double_vec(self, r):
    return 1

model = Model()
meep.set_EPS_Callback(model.__disown__())
struct = meep.structure(vol, meep.EPS)

f = meep.fields(struct)
f.add_volume_source(meep.Ex,
                meep.continuous_src_time(473.755e12/3e8),    # 632.8nm
                meep.volume(meep.vec(0, 0, .1e-6), meep.vec(15e-6, 15e-6, .1e-6)))

while f.time()/3e8 < 30e-15:
f.step()

meep.del_EPS_Callback()

output = meep.prepareHDF5File("Ex1.h5")
f.output_hdf5(meep.Ex, vol.surroundings(), output)
del(output)
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Paraview 中 Ex1.vtk 的屏幕截图您无法发送电场沿 X 轴极化的均匀平面波，这确实体现在垂直于 Y 轴的模拟体积边界处，其中场幅度降至零。在垂直于 X 的两个边界上不会出现这种问题。

然而，这完全是物理解决方案；默认情况下，边界表现为完美的电/磁导体；平行于 PEC 的电场分量在其附近必须为零。（良导体屏蔽外部电场。）

如果您需要精确的平面波，则必须在场初始化后附加另一个命令，以将边界定义为周期性：

f.use_bloch(meep.X, 0) f.use_bloch(meep.Y, 0)

请注意，第二个参数不必为零，可以定义任意倾斜波源。

有关更高级（更方便）的示例，请参阅https://github.com/FilipDominec/python-meep-utils/blob/master/scatter.py

于 2017-07-15T22:36:57.237 回答