[发明专利]全各向异性媒质的仿真方法、装置、计算机设备及存储介质

权利要求书

1.一种全各向异性媒质的仿真方法，其特征在于，包括：

建立待仿真材料的电磁场模型，以及建立待仿真材料的3D几何模型；

对所述3D几何模型赋予材料属性；

设置初始条件和边界条件；

利用平面电磁波斜入射所述待仿真材料的3D几何模型，通过FDTD方法的模拟仿真，记录每一个时间步的时间域电磁场量，并通过离散傅立叶变换得到频率域的电磁场量，并计算所述电磁波的复反射系数和复透射系数；

其中，所述电磁波的反射系数和复透射系数按如下公式计算得到：

其中，Γ_q,TE(f)和T_q,TE(f)分别表示TE波的复反射系数和复透射系数，Γ_q,TM(f)和T_q,TM(f)分别表示TM波的复反射系数和复透射系数，E_inc(f)、E_ref,q(f)和E_tra,q(f)分别为通过FDTD方法计算时域场通过傅里叶变换得到的TE波入射场、反射场以及透射场，H_inc(f)、H_ref,q(f)和H_tra,q(f)分别为通过FDTD计算时域场通过傅里叶变换得到的TM波入射场、反射场以及透射场，k_z为空气中的纵向波矢，d_rt表示入射区域和透射区域的测量距离。

2.根据权利要求1所述的全各向异性媒质的仿真方法，其特征在于，还包括：

按下式计算所述平面电磁波的最小截止频率f_min：

其中，k_x和k_y分别表示平面电磁波在x和y方向的波矢分量，k为波数，c为入射电磁波的速度。

3.根据权利要求2所述的全各向异性媒质的仿真方法，其特征在于，还包括：

将在边界面x＝0以及边界面y＝0的周期边界处的电磁场分量表示为：

其中，P_x和P_y分别为沿x方向和y方向的周期结构的长度；

利用傅立叶变换，使得截断边界面x＝0和y＝0处的时间域电磁场分量满足以下Bloch-Floquet周期条件：

4.根据权利要求3所述的全各向异性媒质的仿真方法，其特征在于，还包括：

确定在边界面y＝0上各向异性电磁FDTD的各分量计算公式：

其中(E_x,E_y,E_z)和(H_x,H_y,H_z)分别表示时域有限差分法中在x,y,z三个方向上的电场强度和磁场强度，E_p,q(p,q＝x,y,z)表示电场强度分量E_p在全各向异性FDTD中的q方向上的激发场值；

矩阵P_H,Q_H,P_E以及Q_E分别为：

P_H＝(μΔt^-1+0.5σ_m)^-1(μΔt^-1-0.5σ_m)

Q_H＝(μΔt^-1+0.5σ_m)^-1

P_E＝(εΔt^-1+0.5σ_e)^-1(εΔt^-1-0.5σ_e)

Q_E＝(εΔt^-1+0.5σ_e)^-1

ε、μ、σ_e、σ_m分别为电容率张量、磁导率张量、电导率张量以及磁损耗张量。