近場光學電磁場數(shù)值計算中的時域方法.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、近場光學顯微鏡是一種突破經(jīng)典分辨極限的新型光學儀器，它通過光探針探測樣品表面隱失場信息，獲得納米尺度的超分辨率圖像。近些年來，近場光學顯微鏡在納米和介觀尺度上，為物理、化學、生物、醫(yī)學、地質(zhì)等的研究和生產(chǎn)提供了許多新的信息，發(fā)揮了越來越重要的作用。 近場光學的數(shù)值模擬可以為實驗導航，為實驗結(jié)果提供理論證明。自1966年K．S．Yee首次提出時域有限差分法(Finite Difference Time Domain Method，

2、FDTD)以來，時域有限差分法由于其原理簡潔且容易實現(xiàn)，廣泛應用于各 種電磁計算領(lǐng)域，現(xiàn)今FDTD方法在近場光學數(shù)值模擬中同樣發(fā)揮著巨大作用。1996年，Krumpholz和Katechi提出了時域多分辨方法(Multi Resolution Time Domain Method，MRTD)，這是一種既與時域有限差分法有關(guān)又具有更廣泛更深刻的意義的電磁場計算方法。時域多分辨分析法具有比時域有限差分法天然的優(yōu)勢，是一種更為精確模擬計算技術(shù)

3、。 本文重點研究并改進了時域有限差分法，時域多分辨分析法的一些算法，并將這兩種方法應用在近場光學顯微鏡數(shù)值模擬中，與實驗結(jié)果相互驗證。時域有限差分法的邊界條件的吸收效果直接影響數(shù)字模擬的精度。本文重點研究了時域有限差分法常用的Mur、Liao、PML邊界條件，并且對這幾種邊界條件進行了數(shù)值實驗的比較，得出一些有價值的結(jié)論。本文還對邊界條件在分界面處的計算進行了一些改進，提出了參數(shù)過渡的算法。通過數(shù)值實驗比較，改進方法減小了誤差，

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