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Optimized High-Order Triangular-Mesh FDTD for Electromagnetic Simulations
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AI
DOI：10.1109/tap.2026.3709102.png)
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摘要
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基于三角形网格的有限差分时域（FDTD）方法为复杂电磁结构的建模提供了几何灵活性，但数值色散和相位误差累积仍对大规模模拟构成挑战。本研究基于名义（2和4）型模板（记为S24），推导出一种多环路二维横向磁（TM）三角形网格FDTD公式，以改善规则三角形网格上的色散性能。在此基础上，通过在更新方程中引入两个系数，发展了一种优化方案（M24），有效抑制了累积相位误差。色散分析表明，M24即使在粗分辨率和长传播距离下也能保持低相位误差。优化系数对介电常数的变动具有鲁棒性，对精度影响极小。数值算例，包括点源激励的电磁散射问题和二维光子晶体的能带结构计算，验证了性能提升。该方法为光子器件和大规模多边形结构的高精度模拟提供了高效准确的工具。
Keyword:
Band structure
dispersion
finite-difference time-domain (FDTD)
