FDTD仿真金属材料收敛性问题

fdtd

#1

您好:
我想请问下FDTD是不是仿真金属材料比较难收敛?我仿真个环用银出来的散射谱都比较粗糙的,感觉收敛的不是很好,但材料拟合都挺好的了,mesh划分跟用介质材料一样,但介质材料出来的散射图平滑的多,不会有振荡的,虽然主峰位金属的能看清楚。


#2

银材料需要很细的网格,[参见这个例子](: https://kb.lumerical.com/en/index.html?materials_simulations_with_silver.html).


#3

学习了,总结一下孙老师给出页面的问题和解决方案。

问题:仿真有着较小折射率实部的材料是一个极大的挑战,因为这种材料随网格减小收敛很慢。因此常常需要很精细的网格和很长的仿真时间。
这个问题在折射率实部 < 0.25 时开始显现出来,在折射率实部 < 0.1 时变得十分严重。

解决方案:
1、采用足够小的mesh(暴力的办法)
2、调整材料拟合使折射率实部相对较大。
尽管我们总是希望拟合的材料和实际更加接近,但是在这个情况下,追求材料精确的拟合带来的是更大误差(甚至错误);于是我们接受拟合的误差(同时材料参数在测量时就会存在一定的误差),使折射率实部保持较大水平(0.25左右,而不是0.05),总的来看,最后的结果反而会比过于追求材料拟合效果来得要好。

以50nm半径银纳米球Mie散射为例进行对比

可以看出CRC的材料中折射率实部较大,我们以CRC的材料作为拟合标准进行计算,发现当 mesh = 2nm 时就有较好的结果了。
而J-C的数据中折射率实部很小,以J-C数据作为拟合基准进行计算,可以发现,直到 mesh = 0.75nm时才有较为合理的结果。(mesh=2nm和mesh=0.75nm对内存要求可是完全不同的)