近场到远场转换的脚本实现(fdtd)

FDTD(Finite Difference Time Domain)是一种用于模拟电磁场行为的数值方法。在FDTD模拟中,近场通常指的是靠近源或观察点的区域,而远场通常指的是远离源或观察点的区域。实现近场到远场的转换,通常涉及到从模拟区域中提取近场数据,并使用这些数据来计算远场特性,如辐射模式或远场散射图案。

下面是一个简化的示例脚本,用于在FDTD模拟中实现近场到远场的转换。请注意,这个脚本是概念性的,并且需要根据您使用的具体FDTD软件或库的API进行调整。

python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

假设我们有一个从FDTD模拟中获取的近场电场数据数组

这些数据通常以空间和时间网格的形式存储

near_field_data = np.load(‘near_field_data.npy’) # 加载近场数据

提取必要的参数,如频率、波长、空间网格大小等

frequency = 1e9 # 频率,单位Hz
wavelength = 3e8 / frequency # 波长,单位m
grid_spacing = 1e-6 # 空间网格大小,单位m

转换近场数据到远场

def near_to_far_field(near_field, freq, wavelength, grid_size):
# 这里需要实现具体的转换算法
# 这可能涉及到傅里叶变换、球面波展开等技术
# 由于具体实现细节可能因不同的FDTD软件和模拟设置而异,这里仅提供一个框架

# TODO: 实现转换算法  
far_field = np.zeros_like(near_field)  # 初始化远场数据数组  # ...(转换算法的实现)...  return far_field  

调用转换函数

far_field_data = near_to_far_field(near_field_data, frequency, wavelength, grid_spacing)

可视化远场数据(例如,绘制远场辐射模式)

这将取决于您的具体需求和数据格式

plt.imshow(np.abs(far_field_data), cmap=‘hot’)
plt.colorbar()
plt.title(‘Far Field Radiation Pattern’)
plt.xlabel(‘Angle’)
plt.ylabel(‘Angle’)
plt.show()
请注意,上述脚本中的near_to_far_field函数是一个占位符,您需要根据具体的FDTD模拟设置和所使用的转换算法来实现它。这可能涉及到对近场数据进行傅里叶变换、球面波展开或其他技术,以便从近场中提取出远场信息。

此外,不同的FDTD软件或库可能提供了内置的函数或工具来执行近场到远场的转换。因此,在编写脚本之前,建议查阅您所使用的FDTD软件或库的文档,以了解是否有现成的解决方案可供使用。
腾讯会议-v1047608967
2024年5月11日-5月12日
2024年5月18日-5月19日
(二)案例应用教学及论文复现
一 Pancharatnam-Berry型超构表面结构设计与旋向控制
二 传输型超构表面单元结构扫描与筛选
三 超构表面相位分布设定及模拟螺旋相位光束
四 分析超构表面透过率、聚焦效率
五 验证传输型超构面在不同偏振态的光入射下的不敏感性
六 近场到远场转换的脚本实现
七 利用脚本的导出结果及MATLAB结果分析偏振转换效率计算
八 TFSF计算纳米结构散射场特性
九 利用TFSF和自定义材料计算复合结构散射场信息
九 MATLAB配合脚本设计超构表面全息图形
十 自定义任意光源设置与模拟
十一 利用脚本构建波导结构模型
十二 波导截面本征模式分析
十三 等离子激元纳米结构光学特性及有效介质理论计算复合结构的光学(ACS NANO论文)
十四 PB型超构表面设计生成聚焦及涡旋光斑(Science论文)
十五 PB型超构表面设计生成Airy光束(ACS NANO论文)
十六 传输型超构表面实现Airy光束设计(Photonics Research论文)
十七 渐变耦合双波导设计中波导本征模式转换(Physical Review Letters论文)
十八 L型截面波导设计中不同偏振波导本征模式转换(Physical Review Letters论文)
案列应用实操教学:

案例一 光子晶体能带分析、能谱计算、光纤模态计算、微腔腔膜求解
案例二 类比凝聚态领域魔角石墨烯的moiré 光子晶体建模以及物理分析
案例三 传播表面等离激元和表面等离激元光栅等

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