FDTD （二）仿真区域的设置2（边界条件PML、Metal、Periodic、Symmetric、Anti-Symmetric、Bloch、PMC）

FDTD 边界条件的设置

FDTD（由于能力有限，文中有任何不妥之处与我联系，感谢大家的批评指正）

在FDTD中一共有7种边界条件的选择，分别是PML、Metal、Periodic、Symmetric、Anti-Symmetric、Bloch、PMC。

PML

PML是一种假想的材料或结构，把仿真对象包裹起来，使之完全吸收掉射向远方的光。但实际上多少会反射一些光，需要设置使得这个反射最小。PML在数值计算上边也会带来一些不稳定性。

1. type选择

PML的类型选择一般选择 stretched coordinate PML

1. profile选择

轮廓的选择有四种类型 standard  stabilized  steep angle  custom

1 standard（标准）

仿真时间短，需要要求仿真结构在边界内。相对较少PML层数就可以达到较好的仿真效果，优先选择此类型。只有Layers（层数）可以选择。

2 stabilized（稳定）

仿真时间长，适用于仿真结构超出边界。避免不稳定的情况出现，增加了PML的层数。只有Layers（层数）可以选择。

3 steep angle（）

适用于PML边界与periodic边界同时使用时，此类型的吸收效果比 standard（标准）类型差，但有助于吸收几乎平行于PML边界的光。只有Layers（层数）可以选择。

4 custom（）

可以设置PML的各种参数，缺省值是standard。

Metal

全反射边界：无损耗仿真，仿真速度快。

Bloch和periodic边界

Periodic是Bloch边界的特殊情况，Bloch边界处理时电场分量会有一个相位修正，而Periodic边界直接复制在一个周期单元一边入射的电场，重新在周期另一单元的另一边入射。当光波矢垂直于平面入射时，Periodic和Bloch边界相同。

Symmetric和Anti-Symmetric边界

Symmetric：要求垂直对称面的电场为0，平行于对称面的电场为非0。

Anti-Symmetric：要求平行对称面的电场为0，垂直于对称面的电场为非0。

只要电磁场有一个通过模拟区域中间的对称平面，就可以使用对称性边界条件。通过利用这种对称性，仿真体积和时间可以成倍减少。

Tip：图（a）是独立边界设置对称和反对称，可以减少仿真区域和时间，图（b）是设置的周期结构对称面。