Non-plance wave source

fdtd

#1

FDTD의 source와 관련하여 문의합니다.

일반적인 주기적 구조 simulation에서와 같이 periodic boundary condition과 plane wave source를 이용하여 simulation을 진행했는데요. (결과를 잘 얻음)

실제 실험에서는 22개의 주기적 구조물 (22개의 평행한 사각 기둥)에 horn antenna에서 나온 전자기파를 입사시켰습니다.
이후 실험과 조금 더 비슷한 simulation을 하기 위해 periodic boundary condition 대신 PML을 이용하여 simulation을 진행하고자 하는데요. horn antenna에서 나온 전자기파를 어떻게 모델링할지 알 수 없어 문의드립니다.
이런 식의 simulation에서 horn antenna에서 나온 전자기파를 입사광으로 이용하는 simulation 예가 있나요? (있다면 horn antenna에서 나오는 radiation pattern을 어떤 식으로 설정했는지 알고 싶습니다.) 혹은 horn antenna만이라도 simulation한 예가 있나요? (있다면 그 예를 변형시켜 저희 측정의 antenna를 simulation하고 그 결과를 source field profile로 해야 할까요?)
예제를 찾아보니 horn antenna와는 반대로 large taper에서 나오는 전자기파를 source field profile로 이용한 경우 (https://kb.lumerical.com/en/ref_sim_obj_create_source_from_simulation.html) 는 있던데요. 반대의 경우는 없는 듯 하여 문의드립니다.


#2

Horn antenna 에서 방출되는 파를 source 로 하고, 구조물의 주기가 finite 한 것을 반영하여 시뮬레이션하고자 한다면 다음과 같은 점을 주의할 필요가 있습니다.

  1. 22 개의 구조물의 전체 폭에 비해 horn antenna 가 충분히 크다면, 구조물에 입사되는 파는 planewave 에 가깝다고 볼 수 있음. 이 경우, 구조물의 finite 한 점을 고려하려면, planewave 대신에 TFSF source 를 사용하고, 파의 입사방향에 수직한 방향의 boundary 를 PML 로 함.

  2. Horn antenna 의 크기가 22 개 구조물의 전체 폭에 비해 충분히 크지 않다면, 실제로 horn antenna 에서 방출되는 파를 source 로 하여 시뮬레이션을 진행하여야 함. 이 경우 역시, 파의 입사방향에 수직한 방향으로는 PML boundary 를 적용하여야 함

2 번째 경우에 i) 실제로 horn antenna 자체를 구조물을 만들고 출력되는 파의 field 를 frequency monitor 를 이용해 기록을 하고, 이를 다시 import source 를 이용하여 source 로 사용하는 방법이 있고 , ii) horn antenna 의 radiation 을 수식적으로 근사화한 것을 이용하여 import source 에서 이 수식을 이용하는 방법이 있습니다. Horn antenna 를 대상으로한 예제는 없지만, 그 원리는 아래 페이지에 나아있는 것과 동일합니다.
https://kb.lumerical.com/en/index.html?ref_sim_obj_sources_custom_field_import.html

이 둘 중 어떤 방법을 사용하는 것이 적절할 지는 사용하고자 하는 horn antenna 의 크기 및 사용 파장, 그리고 22 개 구조물의 크기 등에 대한 정보가 있어야 판단을 할 수 있을 것 같습니다.