FDTD方法是一种在时域中求解的电磁数值计算方法，可以用来模拟电磁波和各种复杂结构之间的相互作用过程。该方法最先由K。S。Yee[26]提出，之后经过多次的完善，逐渐成为电磁数值计算领域的重要方法之一。FDTD方法的基本原理是对麦克斯韦方程组进行时域离散化，进而逐步求得相关参数电磁参数。FDTD方法的典型优势在于：广泛的适用性；计算程序的通用性；节约存储空间和计算时间；适合并行计算[27]。文献综述

在各种电磁数值计算方法中，FDTD方法近几十年来得到了快速的发展并不断完善，已经成为电磁计算领域最重要的数值计算方法之一。目前，时域有限差分法在无线通信、数字互连、生物医学成像、等离激元、光子晶体等领域得到广泛应用。

1。3  本文研究内容

核壳纳米颗粒与电磁波的相互作用与大块介质存在较大的差异，其辐射特性也具有更高的可调性。如果将核壳纳米颗粒掺入到某种基体介质中，那么得到的复合材料的辐射特性也将发生一定的改变。含核壳纳米颗粒复合材料的辐射特性一般与基体介质材料、核壳组分、核壳相对尺寸以及核壳颗粒在基体介质中分布等因素有关。研究这些因素的影响规律对了解含核壳纳米颗粒复合材料的辐射机理以及拓展其潜在应用具有重要意义。

本文将SiO2@Ag 核壳纳米颗粒掺入到P3HT：PCBM基体介质中，基于时域有限差分方法，模拟计算含SiO2@Ag核壳纳米颗粒复合材料的辐射特性，并总结各种因素对颗粒复合材料辐射特性的影响规律，从而为该类型复合材料的实验研究提供理论参考。主要研究内容如下：

    （1）在第二章中，介绍了麦克斯韦旋度方程及其在直角坐标下的FDTD离散。

    （2）在第三章中，借用时域有限差分方法研究了SiO2@Ag 核壳纳米颗粒的辐射特性，详细讨论了核壳不同组合形式、颗粒核心尺寸、壳层厚度以及周围介电环境对其吸收、散射特性的影响规律。

（3）在第四章中，借用时域有限差分方法研究了含核壳纳米颗粒复合材料的辐射特性，分析了将SiO2@Ag 核壳纳米颗粒掺入到P3HT：PCBM基体介质所构成的复合材料的吸收特性，并详细讨论了颗粒核心尺寸、壳层厚度、颗粒排列周期以及P3HT：PCBM基体介质厚度对复合材料吸收特性的影响规律。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

2  时域有限差分方法

随着计算机技术的发展，纳米颗粒辐射特性的计算方法越来越多。Mie理论一般用来解决简单球形纳米颗粒的电磁相关问题，而对于形状复杂的纳米颗粒，一般采用数值计算方法。在众多电磁数值计算方法中，时域有限差分法(FDTD)具有广泛的适用性，是目前电磁学分析领域最重要的计算方法之一。本章将详细介绍FDTD方法。

2。1  麦克斯韦方程   

    麦克斯韦方程是FDTD方法的基础，因此本节先简单介绍麦克斯韦方程。麦克斯韦旋度方程可以表示为[28]：