利用FDTD软件仿真拓扑光子（一）-前言

本系列主要讲解如何利用lumerical公司的FDTD软件仿真拓扑光子绝缘体的能带结构。主要包括以下几方面的内容：

1）前言

2）光子晶体结构分析

3）能带结构仿真与软件设置

4）边缘态仿真与软件设置

5）抗散射仿真与软件设置

6）单向仿真与软件设置

7）其它仿真

最近几年拓扑光子学逐渐兴起，越来越多的同学开始投入到这个研究方向，但相关的仿真软件大多都是课题组开源的软件，需要使用者有较多的计算机基础。Lumerical公司的FDTD软件，在光学仿真方面有着广泛的应用，使用起来简单易操作。本文介绍如何用FDTD软件仿真拓扑光子的能带结构。

一般拓扑光子是利用光子晶体来实现的，FDTD软件仿真拓扑光子也是从光子晶体出发，所以需要大家先熟悉光子晶体的基本概念、固体物理中能带结构基本概念、以及光子能带和电子能带的关系。FDTD软件不能仿真拓扑绝缘体材料，也不能直接仿真带有磁场的拓扑光子（需要先人工计算出施加磁场后材料的介电常数，然后输入软件开始仿真）。

光子晶体的概念，在书Photonic Crystals:Molding the Flow of Light中讲解比较透彻。下载链接：http://ab-initio.mit.edu/book/photonic-crystals-book.pdf

另外Lumerical公司官方提供了很多光子晶体能带结构仿真的例子，感兴趣的同学可以一一下载下来仿真一遍，熟悉利用FDTD仿真能带结构。官方例子网址：https://apps.lumerical.com/diffractive_optics_pc_bandstructure.html

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