광 소자 개발을 위한 3차원 PML 경제 조건을 갖는 FDTD 방법의 설계 및 구현 = Implemantation of the 3D FDTD method with PML boundary conditions for optical devices
저자
발행사항
서울 : 弘益大學校 大學院, 2001
학위논문사항
學位論文(碩士)-- 弘益大學校 大學院: 電子工學科 電子專攻 2002. 2
발행연도
2001
작성언어
한국어
주제어
KDC
569.81 판사항(4)
DDC
621.381542 판사항(20)
발행국(도시)
서울
형태사항
iv, 72, [2]p. : 삽도,도표 ; 26 cm .
일반주기명
부록: Matlab source : 3D FDTD program with PML boundary condition
참고문헌: p. 57-58
소장기관
본 논문에서는 수치해석적인 전자기장 계산기법으로, 최근들어 광전자 분야에 널리 응용되고 있는 FDTDM(Finite-Difference Time-Domain Method)이론을 고찰하고 실제적인 구현에 대해서 살펴 보았다. 이를 이용하여 광소자 및 시스템의 주된 광원으로 사용되는 레이저광의 자유공간 방사의 근사 모델링을 시도 하였다. 이를 간단한 광 음압 센서의 실험 결과 및 Beam Optics, Ray Optics 이론을 적용한 결과와 비교하여 FDTD의 적용 가능성 및 현 단계에서의 한계점을 지적했다.
차원이 증가함에 따라 복잡해지고 그에 따른 시행착오를 최소화하기 위해 먼저 2차원 FDTDM 알고리즘을 구현하였고, 이것으로부터 3차원 구현의 기준을 삼았다. 경계 조건으로는 주로 사용되고 있는 Mur의 흡수 경계조건 보다 더 정확한 Berenger의 PML(Perfectly Matched Layer) 흡수 경계조건 이론을 적용하여 자유공간을 묘사했다. 구현된 프로그램을 기초로 하여 적합한 광원 및 대상구조의 구체적인 추가 설계가 이루어 진다면 광 소자, 광 시스템의 분석 및 설계에 유용할 것으로 기대되며, 이에 대한 것들은 향후 과제로 남겨두었다.
In this paper, an overview and practical realization of FDTD, one of the numerical methods to compute electromagnetic field for optics and photonics device application, has been presented. Specially, we modeled free space radiation of laser beam that is used as a main source of optical systems. Then we applied this result to a simple Opto-acoustic pressure sensor and compared the simulation result with Beam Optics & Ray optics theory, as well as experimental results. From this, we pointed out the limitation of practical application of FDTD method. As we increased the dimension, the computation is more complicate. To minimize operating error, we realized the 2D FDTD at first. We developed a standard method from it. For the boundary condition, we chose Berenger’s Perfectly Matched Layer absorbing boundary conditions, because it is more accurate than Mur’s absorbing boundary conditions.
If we make good use of this algorithm, it will be very helpful to analyze and design suitable optical devices and system.
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