Computational Methods for Electromagnetic and Optical Systems - 9781439804223

Obecny szybki i złożony rozwój zastosowań systemów elektromagnetycznych (EM) i optycznych wymaga bardzo potrzebnej aktualizacji obecnie stosowanych metod obliczeniowych. Całkowicie zmienione i odzwierciedlające dziesięć lat rozwoju, drugie wydanie bestsellerowych metod obliczeniowych dla systemów elektromagnetycznych i optycznych zapewnia aktualizację tak rozpaczliwie potrzebną w tej dziedzinie. Drugie wydanie, oferujące bogactwo nowego materiału, rozpoczyna się od technik propagacji i analizy fal skalarnych, chiralności i metamateriałów oraz struktur fotonicznych pasma wzbronionego. Bada wektor Pontyinga i zmagazynowaną energię, a także energię, prędkość grupową i fazową, przegląda tworzenie zmiennych stanu w przestrzeni k z zastosowaniami do anizotropowych układów planarnych i przedstawia rygorystyczną analizę fal sprzężonych w pełnym polu płaskich siatek dyfrakcyjnych z zastosowaniami do H -mod, tryb E, skrzyżowane siatki, analiza jedno- i wielowarstwowych siatek dyfrakcyjnych oraz dyfrakcja na siatkach anizotropowych. W późniejszych rozdziałach omówiono techniki spektralne i RCWA w zastosowaniu do analizy dynamicznego mieszania fal w materiałach PR z indukowanymi siatkami transmisyjnymi i odbiciowymi oraz zademonstrowano algorytm RCWA do analizy układów cylindrycznych i sferycznych przy użyciu współrzędnych kołowych, dwubiegunowych cylindrycznych i sferycznych. Książkę kończy kilka studiów przypadków obliczeniowych RCWA dotyczących rozpraszania z przestrzennie niejednorodnych mimośrodowych cylindrów kołowych, rozwiązanych we współrzędnych dwubiegunowych. W wielu z tych przykładów zastosowano złożone twierdzenie Poyntinga lub twierdzenie o rozpraszaniu w przód (optyczne) w celu sprawdzenia poprawności rozwiązań numerycznych poprzez weryfikację zachowania mocy. Wykorzystując popularne narzędzia obliczeniowe, takie jak Fortran, MATLAB, COMSOL i RSOFT, w tekście przedstawiono liczne przykłady ilustrujące materiał, z których wiele wykorzystuje podejście wektora pełnego pola do analizy i rozwiązywania równań Maxwella w ośrodkach anizotropowych, gdzie stosuje się podejście standardowego równania falowego jest nie do pokonania. Książka, mająca na celu wprowadzenie nowatorskich technik obliczeń spektralnych, przedstawia zastosowanie tych metod do analizy różnych systemów elektromagnetycznych i optycznych.