lumerical_FDTD_光源_TFSF

全场散射场（TFSF）源 - 模拟对象

TFSF 源常用于研究平面波照射下小颗粒的散射情况。

其典型应用包括：均匀介质中的颗粒（该介质可能具有损耗或各向异性）。例如米氏散射；多层基底中的非周期性结构，该基底可能具有损耗或各向异性；

当与周期或布洛赫边界条件结合使用时，多层基底中的周期性结构。TFSF 源将计算区域分为两个不同的区域：总场区域 - 包括入射场波与散射场的总和；散射场区域 - 仅包含散射场。

TFSF 源是一种高级源，必须谨慎设置并正确分析结果。有关更多信息，请参阅 TFSF 提示和最佳实践。两个区域在顶部的图中均可见。需要注意的是，物理场是总场，将场分离为入射场和散射场需要仔细解读。

对于均匀介质中的颗粒，入射场为平面波。对于基底上的粒子或多层堆叠中的粒子，入射场是指在没有粒子（或缺陷）的情况下多层结构中会存在的场。

注意：在 2020 R.1.4 版本中，对极化箭头做了如下更改，以避免与极化方向产生歧义。使用单头箭头表示电场的初始极化方向。为磁场的极化方向添加绿色箭头。

这些更改仅影响源对象在图形用户界面中的外观。模拟结果不会受到任何影响。

“通用”选项卡

注入轴：设置辐射传播的轴。

方向：此字段指定辐射传播的方向。正向对应于沿正方向传播，而反向对应于沿负方向传播。

振幅：源的振幅，如“单位和归一化”部分所述。

相位：点源的相位，以度为单位测量。仅用于设置多个辐射源之间的相对相位延迟。

角度θ：在 3D 模拟中，这是相对于源注入轴传播的角度，以度为单位。在 2D 模拟中，这是绕全局 Z 轴旋转的角度，以度为单位，在右手坐标系中，即 XY 平面中的传播角度。

角度φ：在 3D 模拟中，这是绕源注入轴旋转的角度，以度为单位，在右手坐标系中。在 2D 模拟中，此值未使用。

偏振角：偏振角定义了注入电场的方向，其测量是相对于由传播方向和注入平面法线所形成的平面而言的。

零度偏振角定义为 P 偏振辐射，与传播方向无关，而 90 度偏振角定义为 S 偏振辐射。θ 与波长关系图：此图展示了模拟中每个源波长的实际注入角θ。

几何选项卡

几何选项卡包含用于更改源的大小和位置的选项。

频率/波长选项卡 频率/波长选项卡如下所示。 可通过单个源属性或全局源属性访问此选项卡。

请注意，窗口右侧的图表会随着参数的更新而更新，因此您可以轻松观察源设置的波长（上图）、频率（中图）和时域（下图）内容。

在选项卡的左上角，可以选择“设置频率/波长”或“设置时域”。在大多数模拟中，建议选择“设置频率/波长”选项。如果您选择直接修改时域设置，请注意以下几点：

脉冲持续时间：选择一个能够准确覆盖您感兴趣的频率或波长范围的脉冲持续时间。然而，非常短的脉冲包含许多频率成分，因此会迅速分散。因此，短脉冲需要每波长更多的点来进行精确模拟。

脉冲偏移：此参数定义了模拟开始与输入脉冲中心之间的时间间隔。为确保输入脉冲不被截断，脉冲偏移应至少为脉冲持续时间的 2 倍。这将确保源中心频率周围的频率分布接近对称，并且在模拟开始时初始场接近零。

源类型：通常，您可以选择“标准”和“宽带”源类型。标准源由固定光载波上的高斯脉冲组成，而宽带源由脉冲包络中光载波变化的高斯脉冲组成。宽带源可用于需要宽带频率数据的模拟，例如从 200 到 1000 THz。这种频率范围无法使用标准声源类型进行精确模拟。

设置频率/波长

如果选择了“设置频率/波长”选项，此部分可让您设置频率或波长，并选择设置源的中心和跨度或最小和最大频率。对于单频模拟，只需将最小和最大波长设置为相同值即可。

设置时域

时域部分的选项有：

源类型：此设置用于指定源是标准源还是宽带源。标准源由固定频率的光载波和高斯包络组成。宽带源包含更宽的频谱，由具有高斯包络的啁啾光载波组成。当用户使用脚本函数 setsourcesignal 时，此字段将设置为“用户输入”。

频率：光载波的中心频率。

脉冲长度：脉冲的半高全宽（FWHM）功率时间持续时间。

偏移：源达到峰值幅度的时间，相对于模拟开始时间测量。偏移为 N 秒表示源在模拟开始后 N 秒达到峰值幅度。

带宽：时域脉冲的半高全宽（FWHM）频率宽度。更多信息，请访问 更改源带宽

高级功能：消除不连续性：确保用户定义的源时间信号起始和结束处函数具有连续导数（从零开始/结束的平滑过渡）。

默认启用。优化短脉冲：使用尽可能短的源脉冲。此选项在 FDTD 求解器中默认启用。只有在必须最小化源范围之外注入的功率时（例如，与宽带陡角注入相关的收敛问题）才应禁用此选项。此选项在 varFDTD 求解器中默认禁用，因为它提高了算法的数值稳定性。消除直流：通过强制信号对称来消除直流分量

源时间信号的手动计算 如上所述，“标准”源类型使用具有高斯包络的固定载波。以下脚本代码展示了如何计算源所使用的源时间信号。

# calculate standard pulse time signal  

frequency  = 300e12;  

pulselength = 50e-15;  

offset   = 150e-15;   

t      = linspace(0,600e-15, 10000);  

w_center  = frequency*2*pi;   

delta_t = pulselength/(2*sqrt(log(2)));  

pulse = sin( -w_center*(t-offset)) * exp( -(t-offset)^2/2/delta_t^2 );

plot(t*1e12,pulse,"t (fs)","source pulse time signal");

注意：此代码生成的脉冲与“标准”源脉冲设置所生成的实际时间信号之间存在一些细微差异。如果您需要对源时间信号进行非常精确的控制或了解其详情，应创建自己的自定义时间信号。“宽带”选项是通过一个更复杂的函数生成的。具体的函数未提供。若要创建自己的任意源时间信号，请参阅自定义时间信号页面。