FDTD求解球体的散射问题

Question

请问，对于一个具有一定厚度的金属球壳，在FDTD中该怎么求解它的背向散射呢？
监视器怎么选取和设置，像这种有角度的散射问题，在数值模拟软件中需要用到角码吗？我希望得到一个宽频带的微分散射截面随光的波长(频率)的变化曲线。谢谢各位

Answer 1

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对于具有一定厚度的金属球壳的背向散射问题，在FDTD中可以按照以下步骤进行求解：

1. 网格划分：将空间划分为网格，并根据金属球壳的几何形状进行网格划分。可以使用Cartesian、Cylindrical或Spherical坐标系进行网格划分，具体选择哪种坐标系取决于问题的几何形状。

2. 材料参数设置：根据金属球壳的材料属性，设置相应的介电常数和磁导率。对于金属，一般可以使用Drude模型或Lorentz模型来描述其频率依赖的介电常数。

3. 边界条件设置：根据问题的要求，设置适当的边界条件。对于背向散射问题，可以使用吸收边界条件或透射边界条件来模拟无穷远处的散射场。

4. 激励源设置：设置适当的激励源来激发金属球壳。可以使用点源、平面波源或高斯脉冲源等不同类型的激励源。

5. 监视器设置：选择合适的监视器来记录所需的散射场信息。对于角度散射问题，可以使用角度监视器来记录不同角度下的散射场。

6. 运行模拟：根据设置好的参数和边界条件，运行FDTD模拟程序进行求解。可以根据需要设置合适的时间步长和空间步长。

7. 后处理：根据模拟结果，进行后处理分析。可以使用FFT变换将时域数据转换为频域数据，得到微分散射截面随光的波长（频率）的变化曲线。

在进行数值模拟时，可以根据具体问题的要求选择合适的监视器和设置。对于角度散射问题，可以使用角度监视器来记录不同角度下的散射场。角码通常用于计算散射场的方向性和辐射模式。

希望以上信息对你有所帮助，祝你成功完成金属球壳背向散射问题的FDTD数值模拟！