Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Finite difference time domain method of light propagation through inhomogeneous media

Milosevic M., Stevanovic N., Markovic V. M., Cimbaljevic Z.

Optica Applicata

|

2023

|

Vol. 53, nr 4

523--538

EN

Propagation of arbitrarily polarized light through inhomogeneous media is modeled in this paper. The model can include parameters of the media such as relative dielectric constant, relative magnetic constant and electric conductivity. The orientation of the electric field strength of the light source could be defined arbitrarily, and in this paper two polarization modes are considered: transverse electric (TE) mode and transverse magnetic (TM) mode. The electric field vector could change its orientation in dependence on the characteristics of the media. The model developed in this paper is based on the finite difference time domain (FDTD) method and Maxwell’s equations. A two-dimensional formulation of FDTD is applied in this computing. Several cases were considered, and the results obtained in this paper agree with the literature. The model shown in this paper does not require much time for computer processing and can be easily applied for specific cases of media, source, and light.

2

Design of photonic crystal horn antenna for transverse electric modes

Beiranvand Ehsan, Danaie Mohammad, Afsahi Majid

Optica Applicata

|

2020

|

Vol. 50, nr 3

401--413

EN

In this paper, by modifying defects in a photonic crystal lattice, a two-dimensional photonic crystal horn antenna is designed. The photonic crystal used for this purpose is composed of a hexagonal lattice of circular holes in a dielectric slab. The results of this paper allow us to design a photonic crystal antenna capable of separating TE and TM modes. The designed structure has a very simple design that allows low cost fabrication. The structure is numerically simulated using a finite-difference time-domain (FDTD) method. Its wide bandwidth, its low loss and the ability to transmit waves at a terahertz frequency range are the antenna’s main advantages. The return loss for the frequency range of 180 to 215 THz is from –6.63 to –28.3 dB. Moreover, a 35 THz bandwidth is obtained for this structure.

3

SAR optimization for multi-dipole antenna array with regard to local hyperthermia

Gas Piotr, Miaskowski Arkadiusz

Przegląd Elektrotechniczny

|

2019

|

R. 95, nr 1

17--20

EN

The following paper describes the valid optimization problem of multi-element circular array that contains 16 equal-length dipole antennas surrounding given two-spherical object. The task of the authors was to maximize the specific absorption rate (SAR) inside the inner object, while maintaining its minimum value in the external sphere. The proposed approach includes changes in the powers and phases of the voltage sources supplying individual dipoles of the antenna matrix. The shown method may have huge impact in localized tumor heating during thermal therapy.

PL

Niniejsza praca opisuje ważny problem optymalizacji wieloelementowego szyku kołowego, który zawiera 16 anten dipolowych, o równej długości, otaczających dwu-sferyczny obiekt. Zadaniem autorów była maksymalizacja współczynnika absorpcji własnej (SAR) w wewnętrznym obiekcie, przy zachowaniu jego minimalnej wartości w zewnętrznej kuli. Zaproponowane podejście uwzględnia zmiany mocy i faz źródeł napięciowych zasilających poszczególne dipole szyku antenowego. Przedstawiona metoda może mieć olbrzymi wpływ na zlokalizowane grzanie guza podczas terapii ciepłem.

4

Modelling of a two-dimensional photonic crystal as an antireflection coating for optoelectronic applications

Przybylski Dariusz, Patela Sergiusz

Opto-Electronics Review

|

2019

|

Vol. 27, No. 1

79--89

EN

In article a two-dimensional photonic crystal (PhC) is considered and modelled as a new generation antireflection coating for optoelectronic devices. Traditional antireflective coatings (ARCs) reduce the reflection of the radiation only – the new generation of antireflective coatings should affect the distribution of the radiation also. Such functionality can be provided by the two-dimensional PhC which reduce the reflection and scatter transmitted light. Prior to the fabrication, the PhCs should be designed and analysed. Results of the analysis should provide quantitative means for choice of materials and design solutions. In work, we analyse the electromagnetic field distribution as Poynting vectors inside the materials of optoelectronic devices, in order to investigate the possibility of improving the construction of future optoelectronic devices. Furthermore, we calculate the reflection and transmission of that ARC. It’s a complex optic analysis of new generation of ARC. The numerical analysis has been performed with the FDTD method in Lumerical Software. In work, we consider the two-dimensional photonic crystal on the top surface of optoelectronic structures. We compared the results with the traditional ARC from these same parameters as PhC: thickness and material. As an example, we presented the application of modelled, photonic crystal, thin-film, GaAs solar cells with PhC on top. The efficiency of this solar cell, using the photonic crystal, was improved by 6.3% over the efficiency of this same solar cell without PhC. Thus, our research strongly suggests that the unique properties of the photonic crystal could be used as a new generation of ARC.

5

Implant Safety Tool Application to Assist the Assessment of Radio-Frequency Radiation Exposure

Gas Piotr, Miaskowski Arkadiusz

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 10

24--33

EN

This paper discusses a new Implant Safety Tool, used to assess the safety of patients with metal implants exposed to radio-frequency (RF) fields. This specialist tool is discussed on the example of pectus patients with titanium bar-implant inserted during the minimally invasive Nuss procedure. The authors created a 3D realistic model of a 34-year-old male patient with a Nuss bar-implant. A numerical analysis based on the finite-difference time-domain (FDTD) method was performed for a far field source in the form of a plane wave with the frequency of 64 MHz, which corresponds to the RF exposure generated by MRI devices at 1.5 T. The obtained results allow concluding that the concave Nuss bar-implant poses no risk during environmental and occupational RF field exposures.

6

Metody kreacji nowoczesnego interfejsu graficznego dla kodu symulacji elektromagnetycznej FDTD

Sypniewski M., Rudnicki J., Olszewska-Placha M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 9

55--57

PL

W artykule przedstawiono dwie koncepcje zrealizowanego praktycznie intefejsu użytkownika dla elektromagnetycznego kodu obliczeniowego FDTD. Interfejsu, który może konkurować z najlepszymi programami tego typu na współczesnym, globalnym rynku.

EN

Two concepts of the modern GUI realization in practice for FDTD electromagnetic simulation code are presented. Such interface solutions can compete with the best CAD programs on contemporary global market.

7

Thinned fibre Bragg grating as a fuel adulteration sensor : simulation and experimental study

Agarwal S., Prajapati Y. K., Mishra V.

Opto-Electronics Review

|

2015

|

Vol. 23, No. 4

231-238

EN

This paper presents the implementation of a thinned fibre Bragg grating as a fuel adulteration sensor for volatile organic compounds. The proposed sensor can detect upto 10% adulteration of benzene, toluene and xylene: hydrocarbons precisely, whereas traditional methods can detect only upto 20% adulteration. The results obtained from the experiments are verified using Finite Difference Time Domain method. It is found that experimental results have very less deviation from simulation results. The proposed sensor provides us with the new possibility that may have commercial application, as well.

8

Optymalizacja czasu obliczeń symulacji elektromagnetycznych prowadzonych metodą FDTD

Sypniewski M., Celuch M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2015

|

Vol. 56, nr 7

30-34

PL

W artykule przedstawiona jest dyskusja dotycząca optymalnego wyboru sprzętu komputerowego do celów prowadzenia symulacji elektromagnetycznych metodą FDTD oraz optymalizacji kodów symulatora pod względem jak najlepszego wykorzystania dostępnych systemów komputerowych. Omówiono tu tendencje światowe w badaniach nad tymi problemami oraz pokazano rozwiązania praktyczne, wprowadzone przez autorów do kodów symulatorów QW-3D oraz QW-V2D.

EN

The paper presents a discussion concerning optimal choice of computer hardware with respect to its application to electromagnetic simulations using the FDTD method as well as optimization of FDTD codes to obtain their best performance with particular hardware available. Tendencies in the worldwide research on those problems are outlined. Specific practical solutions applied by the authors in the QW-3D and QW-V2D simulators are also presented.

9

Analiza integralności sygnałów w mikroelektronicznych układach hybrydowych przy wykorzystaniu metody skończonych różnic czasowych

Sabat W., Kuryło K., Klepacki D.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 8

660--663

PL

W opracowaniu zaprezentowano zastosowanie metody skończonych różnic czasowych do analizy integralności sygnałów w wielokrotnych układach ścieżek mikroelektronicznych układów hybrydowych. Wykorzystując program MATHCAD opracowano algorytmy pozwalające na numeryczne rozwiązanie równania telegrafistów dla dowolnego bezstratnego układu przewodników. Zaprezentowane wyniki obliczeń dla wybranych konfiguracji ścieżek wykonanych w technologii grubowarstwowej, zweryfikowano doświadczalnie.

EN

The application of the Finite Difference Time Domain method for analysis of signal integrity in conductive path systems is presented in the paper. The algorithm allowing one to numerically solve of telegraph equations for any lossless path system on the basis of the Mathcad program was developed. The procedures elaborated with use of FDTD method enable analyzing the propagation of electrical signals in a selected system of paths with a specified input function shape for selected resistances loading the path system. The problems of signal integrity in planar circuits are presented in the introduction of this paper. Section 2 contains the theoretical basis of application of the Finite Difference Time Domain method to solving the telegraph equation. The basic relations and conditions allowing obtaining the calculation convergence for single and multiple path systems are also presented. The results of calculations and measurements for selected test circuits are included in Section 3. The influence of changes of path configuration and parameters of the test signal on its propagation process in mutual coupled paths was analyzed during investigations. The obtained good agreement of the calculation and measurements results confirmed the correctness of the elaborated algorithms and procedures.

10

Numerical analyses of optical couplers for planar waveguides

Pustelny T., Struk P.

Opto-Electronics Review

|

2012

|

Vol. 20, No. 3

201-206

EN

The paper presents the results of numerical analyses of optical structures realized in the form of planar waveguides made of materials with high values of the refractive index n ≈ 1.85. The analysed structures consist of a waveguide and input-output systems. Input-output couplers are realized in the form of prisms as well as Bragg's grating couplers. Numerical investigations were carried out by applying the finite difference time domain (FDTD) method.

11

A new approach to microwave absorbers

Olszewska K., Gwarek W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 7

22-24

EN

This paper presents a new design of an absorbing screen based on a classical Salisbury concept. In the new design a resistive sheet from the classical Salisbury screen is replaced by a patterned layer. This allows eliminating major disadvantages of classical solutions, such as their narrow frequency bandwidth and high overall screen thickness. Electromagnetic simulations with QuickWave - 3D package are performed and confirm the theoretical predictions of the paper.

PL

Artykuł prezentuje nowe podejście do struktur absorbujących, oparte o klasyczne rozwiązanie typu Salisbury. W zaproponowanej strukturze, jednorodna warstwa rezystywna zastąpiona została przez warstwę wzorów. Takie rozwiązanie pozwala na wyeliminowanie głównych wad klasycznych struktur, którymi są wąskie pasmo pracy oraz duża grubość panelu. Symulacje elektromagnetyczne potwierdzające słuszność przyjętej koncepcji, przeprowadzono w programie QuickWave - 3D.

12

Lightning-Induced Voltages on Overhead Power Lines with the Use of the Hybrid Method: Influence of the Shielding Wire

Mokhnache L., Boubakeur A., Kattan R., Mziou N.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 3

57-60

EN

The major aim of this study is the computation of the voltages induced by an external transient electromagnetic excitation, especially due to the lightning discharge coupling to overhead power line. In this paper we propose a hybrid method for evaluating the electromagnetic field radiated by lightning. The proposed method is the combination of the images method and finite difference time-domain (FDTD) method. We present the coupled model used for the calculation of lightning induced overvoltages given in the Agrawal approach. The algorithm applied to multiconductors lines above a perfectly conducting ground. After we present the results of the induced voltage in the presence of shielding wire.

PL

Artykuł przedstawia metodykę obliczenia napięć indukowanych przez zewnętrzne elektromagnetyczne stany nieustalone, a w szczególności przez wyładowanie piorunowe do napowietrznej linii elektroenergetycznej. Zaproponowana została hybrydowa metoda oceny pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez wyładowanie atmosferyczne oraz model sprzężenia linii z kanałem wyładowania.

13

Hybrid Method for the Computation of the Electromagnetic Field Radiated by Lightning in the Presence of the Tall Tower

Mziou N., Mokhnache L., Boubakeur A., Kattan R.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 3

61-64

EN

The objective of this paper is the computation of electromagnetic fields radiated by lightning in the presence of the tall tower. In this study we propose a new method which the hybrid method to evaluate the electromagnetic field associated to lightning return stroke impacting elevated strike object such as the towers. This method is the combination of the images method and finite difference time-domain (FDTD) method

PL

Artykuł prezentuje obliczenia rozkładów pól elektromagnetycznych promieniowanych przez piorun w przypadku obecności wysokiej wieży. Zaproponowano nową hybrydową metodę wyznaczania pola elektromagnetycznego towarzyszącego trafieniu wyładowania głównego w obiekty wyniesione, jak np. wieże.

14

Zastosowanie przetwarzania równoległego do analizy pola elektromagnetycznego wielkiej częstotliwości

Walendziuk W.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 2

111-114

PL

W artykule przedstawiono algorytmy równoległe, mające zastosowanie w metodzie FDTD (ang. Finite-Differences Time-Domain), będącej jedną z najpopularniejszych metod analizy pola elektromagnetycznego wielkiej częstotliwości. W pracy przedstawiono metodę dekompozycji analizowanej przestrzeni, jak również algorytmy dekompozycji programu na zespół współbieżnych wątków. Ze względu na szczególne zainteresowanie autora algorytmami mającymi zastosowanie w klastrach komputerowych, przedstawione będą wyniki doświadczeń, uzyskanych w czasie testów wydajności programu równoległego, opartego na dekompozycji przestrzeni w wersji podziału "plastrowego". Zdecydowano się na przedstawienie algorytmów zaimplementowanych w klastrze homogenicznym, jak również w heterogenicznym - przy wykorzystaniu dodatkowego algorytmu dynamicznego podziału obszaru analizy.

EN

The paper contains parallel algorithms applied in the FDTD method, which is one of more popular ways of electromagnetic field of high frequency analysis. The work shows algorithms which decompose a program into a group of parallel threads, and a method of the analyzed area decomposition. The first type of algorithms enables achieving good speedups and makes it possible to use e.g. graphic cards in computations conducted with the use of the FDTD method. Whereas space decomposing algorithms help enlarge the analyzed area represented by a grid of elements built of electromagnetic field components presented in a differential form. Thanks to that it is possible to compute areas of great capacity, greater than the com-putational abilities of a single PC unit. The work focuses on presenting the results of efficiency examination of the parallel program based on this method. The author decided to show algorithms implemented on a homogeneous cluster, as well as in a heterogeneous one-with the use of an additional dynamic decomposition of the analyzed area.

15

Optymalizacja planarnych sprzęgaczy siatkowych z wykorzystaniem metody FDTD

Struk P., Pustelny T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 6

69-72

PL

W artykule przedstawiono rezultaty analiz numerycznych struktur optyki zintegrowanej w postaci planarnych sprzęgaczy siatkowych. Sprzęgacze siatkowe o różnych okresach siatki Λ analizowano jako periodyczne zaburzenia współczynnika załamania wykonane w warstwie falowodowej. Analizy numeryczne przeprowadzono dla warstw falowodowych jednomodowych o dużym współczynniku załamania n=2. Badania numeryczne miały na celu zbadanie wpływu głębokości periodów sprzęgacza siatkowego ds na efektywność wprowadzania i wyprowadzania mocy optycznej ze struktury falowodowej. Badania numeryczne przeprowadzono za pomocą metody różnic skończonych w dziedzinie czasu FDTD (Finite Difference Time Domain).

EN

This paper presents numerical analysis of integrated optics devics specially planar grating couplers. Grating couplers of different grat periods Λ were analyzed as periodic light refractive index disturbarance in waveguide layer. Numerical analyses were conducted for waveguide layers of light refractive index n=2, both single mode. Main goal of research was to examine influence of grating coupler periods depth on effectiveness of coupling optical power in and out of the waveguide structure. For numerical analysis Finite Difference Time Domain (FDTD) metod was used.

16

Design and numerical analyses of the planar grating coupler

Struk P., Pustelny T.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2010

|

Vol. 58, nr 4

509-512

EN

The paper presents the results of numerical analyses of the structures of integrated optics in the form of planar waveguides made of materials with high values of the refractive index n = 2.00 and with an input-output system in the form of Bragg grating couplers. The numerical investigations were carried out by using the FDTD method (Finite Difference Time Domain method).

17

Optymalizacja sprzęgaczy siatkowych w układach optyki zintegrowanej

Struk P., Pustelny T.

Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka

|

2009

|

z. 4

95-101

PL

W artykule przedstawiono badania numeryczne struktury fotonicznej. W ramach badań numerycznych analizowano strukturę falowodu planarnego wraz z układem wejścia wyjścia w postaci planarnego sprzęgacza siatkowego o okresie A. Założono, że w strukturze jako warstwa falowodowa zostanie wykorzystany materiał 0 dużym współczynniku załamania nw=2. Głównym celem przeprowadzonych analiz numerycznych sprzęgaczy siatkowych było optymalizacja efektywności wprowadzania 1 wyprowadzania mocy optycznej do i ze struktury. Optymalizacja sprzęgacza siatkowego została wykonana za pomocą metody różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD - Finite Difference Time Domain).

EN

The paper presents numerical analysis of integrated optics devices, especially an I/O system, based on planar grating couplers and planar waveguide. It was assumed that the waveguide layer was made of material possessing the very high light refractive index nw=2. The grating couplers of grate periods A were analysed as periodic light refractive index disturbance in the waveguide layer. The main goal of research was to verify the influence of grating coupler period depth on effectiveness of the coupling optical power in and out of the waveguide structure. The numerical investigations were carried out with use of the FDTD method (Finite Difference Time Domain method).

18

Przyspieszanie symulacji elektromagnetycznych dla metody FDTD

Sypniewski M., Ciamulski T., Geterund E., Hjelm M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 4

47-52

PL

Symulacje elektromagnetyczne pozwalają analizować struktury mikrofalowe, które są zbyt skomplikowane, aby rozwiązać je analitycznie. Dostępność nowoczesnych symulatorów oraz wydajnych komputerów przyczyniła się w ostatnich latach do dużego postępu w elektronice i dziedzinach pokrewnych. Zainspirowało to inżynierów do analizy coraz większych i bardziej skomplikowanych układów. Aby możliwy był dalszy postęp konieczne jest opracowanie dodatkowych metod przyspieszania symulacji elektromagnetycznych. Metoda FDTD zapewnia w przybliżeniu liniową obliczeniową skalowalność problemów oraz jest naturalnie dostosowana do przetwarzania równoległego. Niniejszy artykuł prezentuje aktualne osiągnięcia autorów w tej dziedzinie oraz zawiera przykładowe zastosowania analizy do rzeczywistego problemu przemysłowego.

EN

Electromagnetic simulations enable fast analysis of microwave structures which are too complex for analytical study. Availability of high-tech simulators and powerful computers resulted in significant progress in electronics and connected industries during recent years. Engineers' desire for analysis of larger and more complex circuits have been stimulated. Further progress demands elaboration of specific simulations' acceleration. FDTD method ensures close to linear scaling of problems and is intrinsically suitable for parallel processing. The article presents current achievements in the related field and shows example of analysis application to a real, industrial case.

19

Analiza złożonych struktur promieniujących za pomocą hybrydowej metody FDTD/MoM - PO

Topa T., Noga A., Wójcik D.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2009

|

Vol. 58, nr 4

115-123

PL

W artykule przedstawiono hybrydową metodę analizy złożonych obiektów promieniujących i/lub rozpraszających fale elektromagnetyczne. Omówione podejście łączy w sobie zalety dwóch konwencjonalnych metod pełnofalowych: metody momentów (MoM) i metody FDTD. W celu zwiększenia efektywności analizy obiektów dużych elektrycznie metodę momentów połączono dodatkowo z asymptotycznym przybliżeniem optyki fizycznej (PO). Skuteczność proponowanego podejścia hybrydowego (FDTD/MoM - PO) pokazano na przykładzie analizy anteny reflektorowej.

EN

In this paper, the FDTD/MoM - PO hybrid technique is presented. The proposed approach is applied to complex electromagnetic problems such as those involving antennas radiating in the presence of dielectric bodies. The method combines the ability of the FDTD method to deal with arbitrary material properties, and versatility of the MoM - PO method for conducting structures. Numerical results show that the FDTD/MoM - PO hybrid technique offers a noticeable memory and CPU time saving.

20

The investigation of electromagnetic field influence generated by telecommunication equipment on cardiac pacemakers with the anatomically based human model

Miaskowski A., Krawczyk A., Wac-Włodarczyk A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2008

|

R. 84, nr 1

84-87

EN

The purpose of this paper is to investigate the interference voltage at cardiac pacemaker which is digitally implanted into a human body model. In order to investigate various exposure scenarios, different field sources have been used i.e. the mobile phone and the plane wave. The model of mobile phone has been used in order to investigate near field influence on cardiac pacemaker and the plane wave source in order to consider the far field influence on the cardiac pacemaker. This research has been done to find out which kind of plane wave polarization and position of the mobile phone according to the position of implanted pacemaker make the greatest hazard i.e. the highest value of interfering voltage.

PL

W artykule przedstawiono implementację metody FDTD do analizy pola elektromagnetycznego w ciele człowieka z wszczepionym stymulatorem serca. W celu sprawdzenia, czy nie przekroczono standardów bezpieczeństwa, wyznaczono wartości napięcia indukowanego w obszarze stymulatora dla przypadku, gdy źródłem pola elektromagnetycznego jest telefon komórkowy i fala płaska.