FDEソルバーにおける境界条件とPMLの設定

fdtd
pml
fde

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MODE – FDEソルバーで解析を行う際どのように境界条件を設定したらよいか.PMLは使うべきなのか.もしそうであるなら,PMLのパラメータはどう設定したらよいか.これらは良くある質問です.以下が参考になればと思います.

一般的にFDEでは金属境界がデフォルトになっており,新しい解析を行う際にはそれが適しています.
PMLは特定の目的がある際に用いるようにしましょう.例えば,曲げ導波路による放射損失がある場合や,損失に関るパラメータについて詳しく知りたい場合です.このような場合,周波数領域での解析の挙動に心配がなければ,ほとんどの場合でデフォルトのPML設定で十分です.
いかにデフォルトのPMLの設定を示します.

PMLが完全に光を吸収しない場合,例えば入射光や電磁界がPMLに達していながらゼロにならない場合,PMLのlayerの数を増やしてください.
KappaやSigmaは変更する必要はありません.SigmaはFDEにおいてはデフォルト値の5に設定されており,またPMLの空間的な分布に関係するKappaは基本的にはデフォルト値の1で問題ありまん.反対に,kappaを大きくしすぎるとPMLが適合しなくなります.

PMLモデルとその関係するパラメータについて詳しく理解するには以下の文献をお勧めします.

S. D. Gedney and B. Zhao, An Auxiliary Differential Equation Formulation for the Complex-Frequency Shifted PML, IEEE Trans. on Antennas & Propagat., vol. 58, no. 3, 2010

また, 安定係数alpha は周波数領域ソルバーであるFDE では用いられていません.