Pythonを使った光電磁場解析

著者名：梶川浩太郎/岡本隆之

コロナ社（2021/05発売）

• ISBN：9784339009262

内容説明

Pythonを使った，ナノ構造物質の光電磁場解析のための教科書。球，円柱，回転楕円球などを経て，複雑な形状の非解析的計算にまで言及する。FDTD法，RCWA法，DDA法の三つを取り上げ，プログラムはすべて掲載した。

目次

1.　反射率や透過率の計算
1.1　電磁波としての光
1.2　反射と屈折
1.3　薄膜の反射と透過
1.4　等方性媒質の伝搬行列法
1.5　異方性媒質の伝搬行列法
　1.5.1　固有伝搬モードと境界条件
　1.5.2　異方性媒質の伝搬行列法
　1.5.3　応用例（ハイパボリックメタマテリアル）
引用・参考文献

2.　球の電磁場解析
2.1　理論
　2.1.1　長波長近似
　2.1.2　遅延を取り入れた球の計算
　2.1.3　コアシェル構造（遅延を考えない場合）
　2.1.4　コアシェル構造（遅延を考える場合）
2.2　プログラミング
　2.2.1　長波長近似
　2.2.2　遅延を考えた球の計算
　2.2.3　コアシェル構造
引用・参考文献

3.　円柱の電磁場解析
3.1　長波長近似
3.2　遅延を取り入れた計算
　3.2.1　円柱構造
　3.2.2　コアシェル構造
3.3　プログラミング
　3.3.1　円柱構造
　3.3.2　コアシェル構造
引用・参考文献

4.　その他の形状の解析的な計算
4.1　回転楕円体
4.2　基板上の球
4.3　2連球
4.4　基板上の切断球
引用・参考文献

5.　RCWA（厳密結合波解析）法
5.1　基本理論
　5.1.1　TE偏光の場合
　5.1.2　TM偏光の場合
　5.1.3　正しいフーリエ級数表記
5.2　S行列法
　5.2.1　T行列，S行列，R行列
　5.2.2　S行列法
　5.2.3　T行列を経由しない方法
　5.2.4　入射場，反射場，透過場との関係
　5.2.5　格子領域における場
　5.2.6　S行列の入射側からの再帰的計算法
5.3　2次元格子
　5.3.1　直交座標系における2次元格子
　5.3.2　収束性の向上
　5.3.3　斜交座標系における2次元格子
5.4　RCWA法の限界
5.5　プログラムコードの例
引用・参考文献

6.　FDTD法
6.1　離散化と時間発展
　6.1.1　計算機上では
　6.1.2　セルサイズと時間ステップ
　6.1.3　物体のYee格子への配置
　6.1.4　完全電気導体と完全磁気導体
　6.1.5　系の対称性を用いた計算量の低減
6.2　分散性媒質
　6.2.1　ドルーデ分散
　6.2.2　ローレンツ分散
6.3　PML吸収境界
　6.3.1　Split-Field PM
　6.3.2　Un-Split PML
　6.3.3　CPML
　6.3.4　PMLにおけるパラメータ
6.4　波源
　6.4.1　双極子波源
　6.4.2　TF/SF法
　6.4.3　TF/SF境界を分散性媒質が横切る場合
　6.4.4　数値分散の影響
　6.4.5　斜入射平面波
　6.4.6　励振波形
　6.4.7　周波数解析
　6.4.8　周期境界の下での斜入射
6.5　近接場から遠方場への変換
6.6　後計算
　6.6.1　散乱，吸収，消衰断面積
　6.6.2　吸収分布
　6.6.3　電荷密度分布
　6.6.4　緩和調和振動の振幅と位相
6.7　局在表面プラズモン共鳴の計算例
6.8　サンプルプログラム
引用・参考文献

7.　DDA（離散双極子近似）
7.1　DDAの原理
7.2　DDSCATの使い方の実際
7.3　DDSCATのためのプログラム
引用・参考文献

付録
A.1　表面プラズモン共鳴のプログラム
A.2　多層EMAの計算プログラム
A.3　2連球の光学応答の計算プログラム
A.4　切断球の光学応答の計算プログラム
A.5　RCWA法の計算プログラム
A.6　FDTD法の計算プログラム
A.7　形状を可視化するプログラム（DDSCAT用）

索引