內(nèi)容簡(jiǎn)介:

本書主要介紹時(shí)域有限差分法的MATLAB實(shí)現(xiàn)方法，書中充分利用編程技巧，用緊湊的代碼來實(shí)現(xiàn)算法。本書共10章，主要內(nèi)容包括時(shí)域有限差分法的差分格式、吸收邊界條件、完全匹配層邊界條件、 連接邊界條件、遠(yuǎn)場(chǎng)外推、色散介質(zhì)模擬、周期邊界條件等，并通過典型幾何體的電磁散射、界面的反射系數(shù)、一維光子晶體、二維光子晶體等算例進(jìn)行驗(yàn)證。本書提供了部分MATLAB源代碼， 可供相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者學(xué)習(xí)和參考。

本書可作為高等學(xué)校電磁學(xué)專業(yè)本科生、研究生的教學(xué)用書，亦可供其他有關(guān)專業(yè)的師生及科研人員參考。

目錄:第1章 MATLAB編程技巧
1.1 MATLAB基本操作
1.2 向量化編程方法
1.3 數(shù)組的自動(dòng)擴(kuò)展
1.4 計(jì)算結(jié)果可視化
1.5 MATLAB編程原則
復(fù)習(xí)思考題

第2章 電磁學(xué)基礎(chǔ)
2.1 場(chǎng)論
2.1.1 場(chǎng)的基本概念
2.1.2 矢量微分算子
2.1.3 其他坐標(biāo)系下矢量微分算子表達(dá)形式
2.1.4 時(shí)諧場(chǎng)
2.2 麥克斯韋方程組
2.2.1 麥克斯韋方程組的形式
2.2.2 本構(gòu)關(guān)系
2.2.3 無源區(qū)域電磁場(chǎng)波動(dòng)方程
2.2.4 平面電磁波的傳播特性
2.2.5 電磁波的極化
2.3 電磁輻射
2.3.1 格林函數(shù)
2.3.2 位函數(shù)
2.4 媒質(zhì)中電磁波的傳播
2.4.1 導(dǎo)體中電磁波的傳播
2.4.2 一般媒質(zhì)中電磁波的傳播
2.5 電磁波的反射和透射
2.5.1 電磁場(chǎng)邊界條件
2.5.2 相位匹配條件
2.5.3 反射系數(shù)和透射系數(shù)
2.5.4 垂直入射時(shí)的匹配條件
2.6 電磁散射
2.6.1 無限長(zhǎng)導(dǎo)體圓柱
2.6.2 無限長(zhǎng)介質(zhì)圓柱
2.6.3 理想導(dǎo)體球
復(fù)習(xí)思考題

第3章 FDTD差分格式
3.1 麥克斯韋方程組的改寫
3.2 Yee元胞形式和時(shí)間推進(jìn)
3.2.1 一維情形
3.2.2 損耗的處理
3.2.3 二維情形
3.2.4 三維情形
3.3 空間步長(zhǎng)和時(shí)間步長(zhǎng)穩(wěn)定性
3.4 Courant-Friedrichs-Lewy穩(wěn)定性條件
3.5 FDTD差分的數(shù)值色散和各向異性特性
3.6 指數(shù)差分格式
復(fù)習(xí)思考題

第4章 Mur吸收邊界條件
4.1 Engqist-Majda吸收邊界條件
4.1.1 一維情形
4.1.2 二維情形
4.1.3 三維情形
4.2 一階和二階近似
4.2.1 一階近似
4.2.2 二階近似
4.3 FDTD差分形式
4.3.1 一維情形
4.3.2 二維情形
4.3.3 三維情形
4.4 吸收效果評(píng)估
復(fù)習(xí)思考題

第5章 完全匹配層
5.1 完全匹配層電磁參數(shù)
5.1.1 Berenger完全匹配層
5.1.2 各向異性完全匹配層
5.1.3 坐標(biāo)伸縮完全匹配層
5.1.4 三種完全匹配層的等價(jià)證明
5.2 Berenger完全匹配層FDTD實(shí)現(xiàn)
5.2.1 一維情形
5.2.2 二維情形
5.2.3 三維情形
5.3 各向異性完全匹配層FDTD實(shí)現(xiàn)
5.3.1 一維情形
5.3.2 二維情形
5.3.3 三維情形
5.4 坐標(biāo)伸縮完全匹配層FDTD實(shí)現(xiàn)
5.4.1 一維情形
5.4.2 二維情形
5.4.3 三維情形
5.5 幾種PML吸收邊界的比較
復(fù)習(xí)思考題

第6章 FDTD常用激勵(lì)源
6.1 幾種隨時(shí)間變化的源
6.1.1 時(shí)諧場(chǎng)源
6.1.2 脈沖源
6.2 時(shí)諧場(chǎng)振幅和相位的提取
復(fù)習(xí)思考題

第7章 連接邊界條件
7.1 總場(chǎng)和散射場(chǎng)邊界入射波的引入
7.1.1 一維總場(chǎng)邊界條件
7.1.2 二維總場(chǎng)邊界條件
7.1.3 三維總場(chǎng)邊界條件
7.2 入射波加入的FDTD實(shí)現(xiàn)方法
7.2.1 入射波加入一維總場(chǎng)邊界
7.2.2 入射波加入二維總場(chǎng)邊界
7.2.3 入射波加入三維總場(chǎng)邊界
復(fù)習(xí)思考題

第8章 遠(yuǎn)場(chǎng)外推
8.1 遠(yuǎn)場(chǎng)外推等效原理
8.2 二維時(shí)諧場(chǎng)的外推
8.3 三維時(shí)諧場(chǎng)的外推
8.4 二維瞬態(tài)場(chǎng)的外推
8.4.1 基本公式
8.4.2 外推的MATLAB實(shí)現(xiàn)
8.5 三維瞬態(tài)場(chǎng)的外推
8.5.1 基本公式
8.5.2 外推的MATLAB實(shí)現(xiàn)
復(fù)習(xí)思考題

第9章 色散介質(zhì)
9.1 色散介質(zhì)基本模型
9.1.1 頻域模型
9.1.2 時(shí)域模型
9.2 遞歸卷積法(RC)
9.2.1 基本公式
9.2.2 Debye介質(zhì)
9.2.3 Drude介質(zhì)
9.2.4 Lorentz介質(zhì)
9.3 Z變換方法
9.3.1 Z變換形式
9.3.2 Debye介質(zhì)
9.3.3 Drude介質(zhì)
9.3.4 Lorentz介質(zhì)
9.4 輔助微分方程法(ADE)
9.4.1 Debye介質(zhì)
9.4.2 Drude介質(zhì)
9.4.3 Lorentz介質(zhì)
9.5 介質(zhì)板反射系數(shù)計(jì)算
9.6 等離子體光子晶體的仿真
9.7 雙負(fù)介質(zhì)的仿真
復(fù)習(xí)思考題

第10章 周期邊界條件
10.1 二維周期結(jié)構(gòu)
10.1.1 二維周期邊界條件
10.1.2 二維周期結(jié)構(gòu)TM波模擬
10.1.3 二維光子晶體仿真
10.1.4 二維等離子體光子晶體仿真
10.2 頻率選擇表面
復(fù)習(xí)思考題
附錄 變量名命名規(guī)范
參考文獻(xiàn)