关于仿真发散的问题

- April 7, 2024 at 2:26 am
  
  st w
  Subscriber
  
  老师您好，
  我的仿真单元如下图：FDTD仿真周期是400x400nm，边界条件为x和y是周期性边界条件，z为PML，光源为532nm，从上到下以此为金属-石墨烯-SiO2
  现在我仿真遇到的问题就是，加SiO2后仿真会发散，去掉SiO2后仿真正常。已经根据之前的帖子尝试解决过：1）将仿真边界条件都换位metal，仿真依旧发散；2）将仿真时间从0.99设置为0.95、0.5、0.3后，依旧发散；3）修改了石墨烯的材料属性，勾选了improve stability选项，依旧发散
  请问老师，加基底后发散的原因是为什么呢？有什么解决方法？添加基底和不添加基底，对仿真结果的影响大吗？
  谢谢老师解答，顺祝老师工作顺利！
- April 8, 2024 at 5:31 pm
  
  Guilin Sun
  Ansys Employee
  
  将仿真边界条件都换位metal，仿真依旧发散，你需要减小dt factor: Troubleshooting diverging simulations in FDTD
  此外，你这个SiO2 是基底吗？如果是，应该将其延申到PML之外，现在则是谐振腔形式，不是基底。
  有无基底是不同的器件，而不是考虑对仿真结果的影响大小。你琢磨一下。
  - April 10, 2024 at 6:33 am
    
    st w
    Subscriber
    
    感谢老师的解答，我把基底延申出PML边界后，确实收敛了；关于基底的厚度，如果SiO2是0.5um的厚度，那我的FDTD仿真区域z负方向设置为-0.5um和设置为-0.4um，是不是分别对应的基底厚度为0.5um和0.4um呢？只是在仿真区域里的才算做基底
    另外，老师我发现石墨烯的参数也可能导致发散，如果石墨烯化学势能设置的大，仿真结果像是把石墨烯激发了，利用movie监视器可以观测到随着仿真运行金属纳米天线区域外电场值都非常大，老师我想请问这是不是也是导致发散的原因呢？石墨烯被激发后这个器件是不是就属于增益性器件了呢？
    感谢老师解答！
- April 10, 2024 at 6:31 am
  
  st w
  Subscriber
  
  感谢老师的解答，我把基底延申出PML边界后，确实收敛了；关于基底的厚度，如果SiO2是0.5um的厚度，那我的FDTD仿真区域z负方向设置为-0.5um和设置为-0.4um，是不是分别对应的基底厚度为0.5um和0.4um呢？只是在仿真区域里的才算做基底
  另外，老师我发现石墨烯的参数也可能导致发散，如果石墨烯化学势能设置的大，仿真结果像是把石墨烯激发了，利用movie监视器可以观测到随着仿真运行金属纳米天线区域外电场值都非常大，老师我想请问这是不是也是导致发散的原因呢？石墨烯被激发后这个器件是不是就属于增益性器件了呢？
  感谢老师解答！
- April 10, 2024 at 3:00 pm
  
  Guilin Sun
  Ansys Employee
  
  基底在仿真中认为是半无限，你了解PML的作用就知道了，光入射到PML原则上相当于传播到无限远。所以基底要穿过PML。
  只有石墨烯参数，你需要看看物理上能否达到，不是随便设置参数都可以。石墨烯化学势能也不是增益材料，很可能与网格有关。
  - April 13, 2024 at 12:56 am
    
    st w
    Subscriber
    
    老师您好，再次打扰您了
    这次问题还是关于发散，和光源相关，我仿真2.5-5um的波长，仿真正常收敛，但是仿真单一的3.5um就开始发散，4um波长下又正常收敛，这种情况是为什么呢？该如何解决
- April 15, 2024 at 6:20 pm
  
  Guilin Sun
  Ansys Employee
  
  对于离散仿真来说，每次网格变化，设置可能都需要改变，比如波长变长，仿真区就要增加，使得PML离开结构变化的界面半个波长等。
  波长不同，网格不同，材料拟合也不同，而且器件的性能也不同。
  参见
  Ansys Insight: FDTD 和 varFDTD 常见的发散原因以及处理
  Ansys Insight: FDTD算法中pml的类型和选择
  Ansys Insight: 如何放置PML，到底应该离开物体多远才合适？
  Ansys Insight: 修改PML哪些参数可以有效抑制FDTD发散