کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6931150 867663 2015 15 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A fast and robust solver for the scattering from a layered periodic structure containing multi-particle inclusions
ترجمه فارسی عنوان
یک حل کننده سریع و قوی برای پراکندگی از یک ساختار دوره ای لایه ای که حاوی چند ذره است
کلمات کلیدی
حل کننده سریع پراکندگی دوره ای، پراکندگی چند ذره، محیط لایه ای، انکسار،
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی کامپیوتر نرم افزارهای علوم کامپیوتر
چکیده انگلیسی
We present a solver for plane wave scattering from a periodic dielectric grating with a large number M of inclusions lying in each period of its middle layer. Such composite material geometries have a growing role in modern photonic devices and solar cells. The high-order scheme is based on boundary integral equations, and achieves many digits of accuracy with ease. The usual way to periodize the integral equation-via the quasi-periodic Green's function-fails at Wood's anomalies. We instead use the free-space Green's kernel for the near field, add auxiliary basis functions for the far field, and enforce periodicity in an expanded linear system; this is robust for all parameters. Inverting the periodic and layer unknowns, we are left with a square linear system involving only the inclusion scattering coefficients. Preconditioning by the single-inclusion scattering matrix, this is solved iteratively in O(M) time using a fast matrix-vector product. Numerical experiments show that a diffraction grating containing M=1000 inclusions per period can be solved to 9-digit accuracy in under 5 minutes on a laptop.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Computational Physics - Volume 298, 1 October 2015, Pages 194-208
نویسندگان
, , ,