Meep

Meep är ett gratis och öppen källkodsprogram för att simulera elektromagnetiska fenomen med hjälp av finita skillnadstidsdomänmetoden (FDTD) . Meep har en bred funktionalitet som låter dig ta hänsyn till alla egenskaper hos elektromagnetiska fenomen och den simulerade miljön för dessa fenomen, samt optimera simuleringen av dessa fenomen.

Projektet är licensierat under GNU GPL och stöder programmeringsspråken C++ , Python och Scheme . Källkoden för paketet finns i GitHub- förvaret . Det finns också ett officiellt kompilerat paket ( [1] ) distribuerat i Ubuntu- systemets förråd och många andra distributioner baserade på GNU/Linux-kärnan .

Funktionalitet

Meep skapar en simulering av elektromagnetiska fenomen över tid baserat på Maxwells ekvationer med randvillkor med FDTD-metoden. En sådan simulering gör det möjligt att spåra utvecklingen av systemet över tid och experimentellt undersöka de elektromagnetiska egenskaperna hos olika material. Simulering kan utföras i endimensionell, tvådimensionell eller tredimensionell yta, såväl som i utrymmet med cylindriska koordinater . För att minska den erforderliga beräkningskraften kan det virtuella rummet göras symmetriskt längs en eller flera koordinataxlar. Alla mätningar ges i dimensionslösa kvantiteter vid den konventionellt accepterade ljushastigheten , vilket gör det möjligt att abstrahera från det simulerade systemets fysiska konstanter och absoluta skalor (inklusive tidsskalor).

Meep-simuleringsutrymmet, på grund av den tillämpade modelleringsmetoden, är diskret , men tack vare konceptet med omfattande interpolation och subpixel-utjämning skapar systemet en illusion av ett kontinuerligt utrymme och beräkningar. Egenskaperna för det simulerade utrymmet bestäms av material ( engelsk Material eller Medium), som i sin tur ställs in med hjälp av funktionerna (konstant) elektrisk och magnetisk permeabilitet och känslighet från en punkt i rymden. I materialegenskaper är det möjligt att specificera bland annat frekvensberoende och olinjära egenskaper hos systemet, vilket förbättrar noggrannheten i simuleringen av fenomen. Material kan också kombineras antingen med övergångar eller med hjälp av det så kallade Material Grid, som låter dig blanda egenskaperna hos två material i olika proportioner på olika punkter i rymden . Materialtäckningsområden kan definieras av olika geometriska former som definieras av GeometricObject . Simuleringsutrymmesgränser kan definieras med perfekt matchade lager, som absorberar eller reflekterar strålningen som tränger in i dem och därigenom begränsar utbredningsområdet.

Förutom möjligheten att ställa in ditt eget mediamaterial, har Meep också ett litet bibliotek med fördefinierade material [1] , bestående huvudsakligen av basmaterial ( luft , vakuum , idealiska material med oändlig permeabilitet, etc.), 12 elementära metaller ( silver , guld , koppar , aluminium , germanium , etc.), vissa salter av aluminium, gallium och kisel, barium- och kalciumoxider , industriella polymerer och andra material som är vanliga inom elektromagnetisk forskning. Informationen om använda material är hämtad från olika vetenskapliga publikationer inom optikområdet [2] [3] [4] , med hänsyn tagen till de dimensioner som används i programmet.

Länkar

Anteckningar

  1. ↑ Material - MEEP-dokumentation . Hämtad 13 december 2021. Arkiverad från originalet 13 december 2021.
  2. ↑ Green, MA och Keevers, MJ (1995), Optical properties of intrinsic silicon at 300 K. Prog. Fotovolt: Res. Appl., 3:189-192.
  3. ↑ Alexei Deinega, Ilya Valuev, Boris Potapkin och Yurii Lozovik, "Minimering av ljusreflektion från dielektriska texturerade ytor," J. Opt. soc. Am. A 28, 770-777 (2011)
  4. ↑ Aleksandar D. Rakić, Aleksandra B. Djurišić, Jovan M. Elazar och Marian L. Majewski, "Optiska egenskaper hos metalliska filmer för optoelektroniska enheter med vertikal kavitet," Appl. Välja. 37, 5271-5283 (1998)