Drude-Lorentzモデルに対する複数の周波数分散性FDTDスキームにおける反射係数の数値精度の比較

杉本　陸  鈴木　敬久  柴山　純  チャカロタイ　ジェドヴィスノプ  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J105-C    No.5    pp.167-175
公開日: 2022/01/05
早期公開日: 2022/01/05
Online ISSN: 1881-0217
DOI: 10.14923/transelej.2021STP0005
論文種別: 特集論文 (エレクトロニクス分野におけるシミュレーション技術の進展論文特集)
専門分野: 
キーワード: 
Drude-Lorentzモデル,  FDTD法,  帰納的畳込み法,  補助微分方程式法,  Z変換法,  

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あらまし: 
周波数分散性媒質に対するFDTD法として提案されている，帰納的畳込み(Recursive convolution: RC)法，補助微分方程式(Auxiliary differential equation: ADE)法，Z変換法を1次元のFDTD法に組み込み，Drude-Lorentzモデルに基づく金における反射をシミュレーションした．これまでに，これらの手法において，反射係数の精度を定量的に示し，誤差評価を行ったものはない．本論文ではこれらの手法における反射係数の誤差を定量的に評価し比較を行った．一般的なRC法とその他の手法の精度には大きな差があることを明らかにし，空間離散間隔に対して一般的なRC法は1次精度，台形則を用いたRC法，区間線形近似を用いたRC法，ADE法は2次精度で反射係数が計算されることを示した．解析時間についても比較を行い，1次元における実装ではZ変換法の解析時間が最も短いことを明らかにした．