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更新資訊

2020/02/04

FonSinEM V2.20 :

V2.20更新 Update

新增 Constant Transverse Wavenumber method (Spectral FDTD)

新增範例 偶極頻率選擇面 (Dipole Frequency Selective Surface)

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V2.12 更新 Update

增加平面波入射單一結構時,結構會自動延伸入進入吸收層。

(由於平面波會延伸入吸收層內激發,因此若在單一結構下沒有延伸入吸收層,

角落部分將產生些許散射訊號)

*新增近場轉遠場繞射場形與結構的繪製

*新增單矩形孔洞遠場繞射場形與解析解範例

● 單一矩形奈米波導孔洞 - 遠場繞射場 Single Rectangular Hole - Far-Field Radiation Pattern

若網頁新增資訊、問題修正或其他更新,會發佈在facebook上通知

www.facebook.com/fonsinem

有模擬上的問題請寄信 : fonsinem@gmail.com

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三維奈米金屬球體 (Metallic Nano Sphere)

局域表面電漿共振 Localized Surface Plasmon Resonance

Dipole

波長 (Wavelength) = 1095 nm

局域表面電漿共振

Localized Surface Plasmon Resonance

Quadrupole

波長 (Wavelength) = 625 nm

局域表面電漿共振

Localized Surface Plasmon Resonance - Quadrupole

表面電漿子耶路薩冷十字形共振器 (Plasmonic Jerusalem Cross-Shaped)

https://sites.google.com/site/fonsinem/3d_instruction_examples/jeru_cross

Paper : "Dual-band plasmonic resonator based on Jerusalem cross-shaped nanoapertures"

3D CAD 版發佈 :

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您好、歡迎您來此! (網站裡有許多動畫圖、讀取圖會花多一些時間)

首先、風行電磁模擬 (FonSinEM) 是什麼?

風行是基於有限差分時域法 (Finite-Difference Time-Domain , FDTD ) 的全波電磁波模擬軟體 (Full Wave ElectroMagnetic Simulator)。FDTD 是一種基於解微分方程的數值方法,與FEM (Finite element method),MoM (method of moments)三者為電磁波相關問題的主流模擬方法,各有各的優點及缺點。詳細可參考wiki

FDTD :http://en.wikipedia.org/wiki/Finite-difference_time-domain_method

FEM:http://en.wikipedia.org/wiki/Finite_element_method

也可參考,新通訊 2012 年 3 月號 133 期《 技術前瞻 》有三者的比較

http://www.2cm.com.tw/technologyshow_content.asp?sn=1203030004

那什麼時候需要使用到有限差分時域法 ( FDTD ):當幾何結構尺寸與電磁波波長相近時。

風行有三種不同的有限差分時域數值法來模擬電磁波 (EM Simulation)。第一:傳統 FDTD。第二:Field Transform (Split Field Method SFM),是專門處理斜向入射平面波問題時所使用。第三:Compact-FDTD,為解色散模態用。

風行亦支援

* 平行化運算 (Parallel Computing) (使用 MPICH2 資料庫 MPI : Message Passing Interface)

* GPU加速運算 (需支援 Cuda 8.0 以上的 Nvidia 顯示卡)

當然!風行是 完全免費 (Free EM simulation software) 的!

風行有什麼功能?

★★★ 輕鬆製作動畫圖 - 看電磁波傳播情況 ★★★

暫態場 (時域)

★★★ 頻譜計算 與 近場與遠場 場圖分析 ★★★

穩定態 (Steady State) 金屬球體與入射電場偏振方向關係.

不同的結構、觀察顯示方式

Dipole

Qudra-Pole

切割結構、觀察不容易看見的內部電磁場,繪畫波印亭能量流動方向

週期結構擴充 (Period Extend)

任意偏振方向入射(線、橢圓、圓偏振),計算散射吸收或穿透反射頻譜,遠場的分析

微帶天線 Microstrip_Patch_Antenna

★★★ 調整喜歡的顏色風格 (matlab Colormap) ★★★

遠場繞射圖形分析

★★★ 色散關係計算 ★★★

風行能做什麼?

有限差分時域法FDTD是解微分方程的數值方法,當然並不只限於解電磁波問題,只是以此為主較多。而FDTD也還在演化中,一直有新的解決各種材料問題或加速計算的數值法。風行具備了基本常用的功能,雖然沒法像商用軟體般能作琳瑯滿目的事,但作為基本學習軟體也已足夠。

風行能做什麼?電性(磁性)等向性材料(Isotropic)、非等向性(Anisotropic)、色散材料模型(Debey, Drude, Lorentz, Modified Lorentz)、集總電路元件(Lumped element)皆有支援。

例如:等向性材料如玻璃(折射率n=1.5)、光子晶體(Photonic Crystal)(不同折射率週期性排列),非等向性材料如液晶(Liquid Crystal)(不同軸折射率不同),色散材料模型:舉凡材料折射率大小與波長有關者,如金屬、半導體、人的皮膚、肌肉、人造超新穎(Metamaterial)負折射介質(negative refractive index)、石墨烯(Graphene)、都能用電(磁)性色散模型模擬之。色散模型能擬合的材料非常多,基本上只要是線性效應的大多能擬合.

相關訊息

推薦學習FDTD的書本

這本是免費的,可至作者網頁下載

Understanding the Finite-Difference Time-Domain Method, John B. Schneider, www.eecs.wsu.edu/~schneidj/ufdtd, 2010

http://www.eecs.wsu.edu/~schneidj/ufdtd/index.php

風行集總元件是參考這本書的,書裡對集總元件寫得很詳細

The Finite Difference Time Domain Method for Electromagnetics: With MATLAB Simulations

Atef Z. Elsherbeni, Veysel Demir

學過有限差分時域法的人大多是讀這本

A. Taflove and S. C. Hagness, Computational Electrodynamics: The Finite-difference Time-Domain Method, 2nd Edition (Artech House, Boston, 2000).

其他免費的 : 有限差分時域法FDTD可供學習使用 ( Free ElectroMagnetic Simulator)

電磁波:

openEMS (Win, Linux)

http://openems.de/start/index.php

WOLFSIM (SplitField Method) (Win, Linux)

http://www.ece.ncsu.edu/oleg/wiki/WOLFSIM

Meep (Linux)

http://ab-initio.mit.edu/wiki/index.php/Meep

其中還有一套MPB,這是解光子晶體色散的軟體

(MPB http://ab-initio.mit.edu/wiki/index.php/MPB)

FDTD_Puls

http://stanford.wikia.com/wiki/FDTD_Plus

EMTL (Electromagnetic Template Library) (Win, Linux)

http://fdtd.kintechlab.com/en/start

Angora (Linux)

http://angorafdtd.org/

聲波:

Acoustic FDTD Solver

http://individual.utoronto.ca/kzhu/acoustic/

FOAC ( FDTD On Acoustics )

http://sourceforge.net/projects/foac/

SEISMIC_CPML

http://komatitsch.free.fr/

Schrodinger :

Parallelized FDTD Schrodinger Solver

http://sourceforge.net/projects/quantumfdtd/