FDTD에서 mesh size 관련 질문 드립니다


#1

안녕하세요 FDTD simulation에 있어 mesh size 관련 문의 드립니다.
제가 첨부하는 2 파일과 같이 나노입자의 크기에 따른 전기장 분포도에 대해 계산을 진행하려고 합니다.
2 model의 경우 같은 mesh size와 mesh 크기를 사용하여 계산을 진행 하였을때
계산 값을 통해 입자크기에 따른 전기장 분포의 경향성을 정확히 알수 있을까요?
그리고 PML 크기에 있어서 source 의 최대파장의 1/4 이상이 되어야 하는걸로 알고 있는데 e-field 계산에 있어서도 영향을 끼치는건가요?
simulation에서 gap size 안에 같은 mesh cell의 갯수가 들어 오게 하였는데, 나노 입자 크기가 변화 할 경우 그에 맞게 mesh size를 다르게 설정해주어야 하는 건지 궁금하여 문의 드립니다.
au22@NPCx1si633nm-water-q.fsp (287.5 KB)
au37@NPCx5si633nm-water-q.fsp (287.5 KB)


#2

안녕하세요.

어떤 시뮬레이션이든지 최종적으로 convergence test 를 해 주어야 합니다. Convergence test 에서는, 예를
들어 mesh size를 점점 줄여가거나 pml 과의 거리를 점점 크게 해주면서 시뮬레이션 결과가 수렴하는 가를 보게 되는 것입니다. 입자의 크기가 다른 경우 각각에 대해서 결국은 convergence test 를 해주어야 하는 것이므로, 두 시뮬레이션에서 mesh size 를 같게 또는 다르게 설정해 주는 것 자체가 큰 의미가 없습니다. 최종적으로 원하는 것은 각각의 시뮬레이션 결과가 수렴하는 것이며, 수렴한 결과를 주기시작하는 mesh size 는 다른 크기의 나노입자의 경우에 같을 수도 또는 다를 수도 있기 때문입니다.

PML 과 구조물 사이의 간격을 최대파장의 1/4 이상으로 하라는 것은 하나의 guideline 이며, 이 또한 convergence test 를 해 주어야 합니다.

첨부하신 시뮬레이션은 standalone 구조물을 다루는 것으로 보이는데, 이 경우 planewave 를 사용하는 것은 잘못된 설정입니다. Planewave 면과 수직으로 만나는 boundaries (x/y) 에 PML 이 적용될 경우 edge effect 가 나타나게 됩니다. 이러한 문제점을 해소하기 위해서는 Mie scattering 예제에서처럼 TFSF 를 사용하시기 바랍니다. 아래의 TFSF 페이지와 Mie example 페이지를 자세히 살펴보시기 바랍니다.

https://kb.lumerical.com/en/index.html?layout_analysis_test_convergence_fdtd.html
https://kb.lumerical.com/en/index.html?particle_scattering_mie_3d.html