二维FDTD法：总场散射场与PML边界条件实现

本资源主要讨论的是时域有限差分法(FDTD, Finite Difference Time Domain)在二维空间中的应用，特别是关于总场散射场(Scattered Field)的计算。FDTD是一种数值模拟技术，广泛用于电磁波仿真，通过将电磁场问题离散化为时间步进算法来求解。在这个特定的MATLAB程序中，核心概念包括： 1. 总场散射场的公式和模型： - 总场散射场是指入射波和散射波的组合，是研究电磁波与物体相互作用的重要参数。这个部分可能涉及对自由空间中的平面波进行处理，以建立起散射场的数学模型。 2. PML（Perfectly Matched Layer）的运用： - PML是一种常用的吸收边界条件，用于减少波反射，使得外部区域对内部计算的影响最小化。在这个程序中，PML参数gi2、gi3、fi1、fi2、fi3和gj2、gj3、fj1、fj2、fj3的定义表明了如何在边界上实施PML，确保模拟的准确性。 3. 二维FDTD网格初始化： - 程序初始化了多个数组，如dz、ez、hx、hy等，用于存储电场和磁场的各个分量，以及相关的辅助变量如ihx和ihy，这些都是FDTD算法中必不可少的矩阵。 4. 时间步进和迭代： - 定义了时间和步进数量（T=0, NSTEP=200），表示程序将按照这一定的时间间隔进行多次迭代，计算散射场随时间的变化。 5. PML参数的渐变设计： - npml=8表明了PML层的厚度，而gi2、gi3等的计算公式显示了PML参数如何根据距离边界的位置线性衰减，这是为了实现平滑的边界条件过渡。 通过这段代码，读者可以学习到如何在二维FDTD中处理平面波，使用PML来控制边界条件，并理解如何在实际的编程环境中构建并执行这样的模拟。此外，它还展示了如何逐步实现物理量的初始化和处理，这对于理解和应用电磁场模拟至关重要。整个过程旨在模拟真实世界中电磁波与物体交互的场景，对于电磁工程、光学设计等领域有很高的实用价值。