計算電磁學時域有限差分法

第1章緒論
1.1計算電磁學簡介
1.1.1計算電磁學的形成
1.1.2計算電磁學的特點
1.1.3計算電磁學的意義
1.2計算電磁學的重要數值計算方法
1.2.1矩量法
1.2.2有限元法
1.2.3有限差分法
1.3時域有限差分法的特點、發展和應用
1.3.1時域有限差分法的特點
1.3.2時域有限差分法的發展歷史
1.3.3時域有限差分法的應用領域
1.4本書內容的安排
參考文獻

第2章電磁理論
2.1向量分析
2.1.1向量代數與微分算符
2.1.2標量場的方向導數和梯度
2.1.3向量場的散度和旋度
2.1.4標量場和向量場的拉普拉斯運算
2.2電磁場論
2.2.1亥姆霍茲定理
2.2.2電場的散度和旋度
2.2.3磁場的散度和旋度
2.3物質本構關係
2.3.1電介質的極化與介電常數
2.3.2磁介質的磁化與磁導率
2.3.3導電媒質的傳導特性與電導率
2.4麥克斯韋方程組
2.4.1麥克斯韋方程組的微分形式
2.4.2麥克斯韋方程組的積分形式
2.4.3電磁場邊界條件
參考文獻

第3章工作原理
3.1二階中心差分格式
3.2電磁場量時空離散
3.3電磁場量更新公式
3.4穩定性條件
3.5數值色散
參考文獻
第4章邊界條件
4.1理想電導體邊界條件
4.2理想磁導體邊界條件
4.3週期邊界條件
4.4完全匹配層吸收邊界條件
4.4.1吸收邊界條件
4.4.2PML區域劃分和參數設置
4.4.3PML下電磁場量更新公式
參考文獻

第5章電磁波源
5.1電流源時頻特性
5.1.1時諧電流源
5.1.2脈衝電流源
5.2電流源激發電磁波
5.2.1面電流源
5.2.2線電流源
5.2.3電偶極子源
5.3總場散射場邊界條件
5.3.1一維總場散射場邊界條件
5.3.2二維總場散射場邊界條件
5.3.3三維總場散射場邊界條件
5.4利用邊界條件引入平面波
5.4.1一維輔助平面波
5.4.2一維平面波的引入
5.4.3二維平面波的引入
5.4.4三維平面波的引入
參考文獻

第6章材料模擬
6.1理想電介質
6.2理想磁介質
6.3導電媒質
6.4色散材料
6.4.1德拜色散材料
6.4.2德魯德色散材料
6.4.3洛倫茲色散材料
參考文獻

第7章模擬處理
7.1電磁波功率和能量參數的提取
7.1.1時變電磁場的能流密度
7.1.2時諧電磁場的平均能流密度
7.1.3電磁波暫態功率的提取
7.1.4電磁波能量的提取
7.1.5鐳射光強和平均功率的提取
7.2時域電磁場的頻域變換
7.3時諧電磁波的振幅提取
7.3.1峰值檢測法
7.3.2兩點法
7.3.3積分公式法
7.4模擬過程和結果視覺化程式設計
7.4.1模擬過程視覺化程式設計
7.4.2模擬過程動畫檔製作
7.4.3模擬結果圖片檔保存
參考文獻

第8章模擬案例
8.1FDTD程式設計實現
8.2FDTD模擬案例
8.2.1一維模擬案例： 四分之一波長匹配層的增透特性
8.2.2二維模擬案例： 負折射率平板透鏡的亞波長成像特性
8.2.3三維模擬案例： 高斯光束入射玻璃內氣泡的散反射特性
參考文獻