Fdtd仿真过程进度条结束显示100%,这样结果可靠吗?


#1

FDTD软件(含FDTD Solutions和VarFDTD)是时域仿真方法,要得到频域结果,需要通过傅立叶变换得到。 如果你监测的是时域结果,可以一直仿真到设定的仿真时间,例如Q计算,能带结构等。

绝大多数情况是要频域结果。为了保证过傅立叶变换的精度,同时又要兼顾仿真效率,Lumerical的FDTD软件提供了一个检测方法,就是auto shut off min (或max,对一些非线性仿真),也就是根据时间域内残留的信号作判断

一般的仿真,我们都建议用户的设置使得仿真在满足auto shut off min (或max)后自动结束,而不是仿真到指定的仿真时间:


此时在大多数情况下可以保证精度,结果可靠。具体的百分比,可以在Log文件里面查看,例如
9% complete. Max time remaining: 3 mins, 29 secs. Auto Shutoff: 1.66692e-005
10% complete. Max time remaining: 3 mins, 25 secs. Auto Shutoff: 9.97499e-006
100% complete. Max time remaining: 0 mins, 0 secs. Auto Shutoff: 9.97499e-006
Early termination of simulation, the autoshutoff criteria are satisfied.
这个文件在设置的仿真时间10% 左右满足Auto Shutoff的条件而结束。
也有的文件一直不衰减,到了某个百分比后突然结束,例如
83% complete. Max time remaining: 4 mins, 37 secs. Auto Shutoff: 1
84% complete. Max time remaining: 4 mins, 21 secs. Auto Shutoff: 1
85% complete. Max time remaining: 4 mins, 5 secs. Auto Shutoff: 1
86% complete. Max time remaining: 3 mins, 48 secs. Auto Shutoff: 1
87% complete. Max time remaining: 3 mins, 32 secs. Auto Shutoff: 1
88% complete. Max time remaining: 3 mins, 15 secs. Auto Shutoff: 1
100% complete. Max time remaining: 0 mins, 0 secs. Auto Shutoff: 3.27162e-009
Early termination of simulation, the autoshutoff criteria are satisfied.
还有的情况一直不能自动提前结束,只有到100%才结束,这里也分两种情况,一是用户经过测试将仿真时间设置的刚好,另外一种情况是并没有满足Auto Shutoff,后者多数因为仿真时间设置的不够长,或者器件的谐振比较强,而且后者占多数。此时如果察看时间监视器(建议每个仿真文件都至少有一个时间监视器),

可以发现时间信号还很强。此时说明仿真时间设置短了。

但是也有的时候,仿真早早达到了Auto Shutoff二结束,但是频域结果光滑,在谐振点附近结果变化剧烈,这说明器件里面的谐振还很强,信号没有很好地衰减(单个波长的信号强度占整个仿真光谱范围的强度非常小的比例,因此 autoshutoff检测不到),此时需要进一步减小 autoshutoff Min,例如1e-6,或更小。

也有的情况这个谐振不在所需要的光谱范围之内,此时可以通过调整信号脉冲,减小autoshutoff Min而在小于100%时仿真就可以结束,而结果曲线很光滑。

最后回答题目的问题,Fdtd仿真过程进度条结束显示100%结果可靠吗?这里可靠之时定性描述,不是定量。一般要得到频域结果,我个人建议小于100%结束最好,但是也有例外,例如仿真时间很长,用户可能需要从这个不是很精确的结果中看到一些现象,例如有没有谐振等,至于透射率反射率有百分之几的误差,或者谐振波长附近不光滑,可能都不是大问题,否则要重新仿真比较浪费时间。

当然,这个百分比是相对的,与用户设置的仿真时间长短有关。一般建议宁可长一些,让满足autoshutoff来停止仿真而得到较为准确的结果,具体精度还有其它因素有关,例如网格精度、PML、材料拟合等。


记得之前看到过一个帖子,当仿真进行到100%才停止时的解决方案,找了好久都找不到,求分享
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