偶极子光源的设置 #

本节是关于偶极子光源设置的介绍。

在FDTD中，电偶极子产生震荡点电荷周围的场，磁偶极子产生的是元电流环周围的场分布。

在求解器选项卡中选择Dipole后，在复合视图中创建偶极子，并在自动弹出的编辑属性界面中设置参数。

理想偶极子的场 #

在FDTD中，Dipole在麦克斯韦方程组中充当产生电磁场的源$\rho$。

典型的电偶极子和磁偶极子，如下图所示：

须知，对于Monopole、Dipole、Quadrupole、Hexapole和Octupole，不能简单地用偶极子叠加实现，因为此时极化强度$p$是复杂的极化张量，这不能被叠加的偶极子描述。

偶极子的设置 #

通用设置 #

General标签页用于设置偶极子属性，Dipole Type用于选择偶极子的类型，具体如下：

Name	Descriptions
Electric	电偶极子。
Magnetic	磁偶极子。

Name	Description
Amplitude	光源振幅；默认为1。
Phase shift	相位偏移；用于设置多个光源之间的相位延迟。
Angle theta	光源传播方向与入射平面法线的夹角。
Angle phi	光源的传播方向在交界面（假定光沿Z轴传播，XY面即是交界面）上的投影与X轴正向的夹角。

编辑光源General标签页的Angle theta和Angle phi可以设置光源的注入角，其中Angle phi仅在3D仿真中可设置。对于偶极子光源而言，Angle theta表示偶极子矢量与Z轴的夹角，Angle phi为偶极子矢量在XY面的投影与X轴正方向的夹角。

几何尺寸 #

Geometry标签页用于设置光源的几何尺寸。

Name	Description
Use relative coordinate	使用相对坐标。
Z/X/Y pos	光源的中心。
Z/X/Y span	光源的范围。
Cells Z/X/Y	Z/X/Y方向上的偏移单元数。

波长/频率 #

Wavelength/Frequency标签页用于设置光源的波长/频率信息。

Name	Description
Continuous wave	连续波。
Modulated gaussian wave	调制的高斯波。
Select domain	选择Wavelength或Time作为输入参数的定义域。
Center/Span	Center/Span用于设置中心波长和波长带宽。
Max/Min	Max/Min用于设置带宽的最大值和最小值。
Central frequency	定义中心频率。
Pulse width	定义脉冲宽度；设置的脉冲宽度能够包含需要仿真的波长或频率范围。
Pulse offset	定义脉冲偏移；该参数定义了从仿真开始到输入脉冲中心之间的时间间隔，因此在仿真开始时初始场接近于零。为保证输入脉冲不被截断，脉冲偏移应至少为脉冲持续时间的2倍，以确保光源中心频率附近的频率分布接近对称。
Bandwidth	定义光源在频域的半波全宽。
Pulse type	分为标准（Standard）和宽带（Broadband）两种类型，只读参数。

软件提供了波长/频域的图像，分别绘制了：

• 时间域信号；
• 波长域光谱；
• 频域光谱。

高级 #

• 在分析库中添加Dipole Cloud分析组以产生指定数目的偶极子，其中每个偶极子的位置、相位、方向均随机分布；
• 非网格点上的偶极子是按照距离分配周围网格上偶极子的数据而形成；
• 对于模拟非极化的偶极子，需要模拟三次三个相互正交的偶极子。

案例：3D立方晶格能带结构 #

本案例使用随机激发的偶极子光源计算光子晶体的带隙，具体细节请参阅3D立方晶格能带结构。