Improving accuracy by subpixel smoothing in the finite-difference time domain

亚像素渲染 平滑的 时域有限差分法 离散化 光学 电介质 算法 计算机科学 有限差分法 有限差分 数学 物理 数学分析 计算机视觉 像素 光电子学
作者
Ardavan Farjadpour,David Roundy,Alejandro W. Rodríguez,Mihai Ibanescu,Peter Bermel,J. D. Joannopoulos,Steven G. Johnson,Geoffrey W. Burr
出处
期刊:Optics Letters [Optica Publishing Group]
卷期号:31 (20): 2972-2972 被引量:424
标识
DOI:10.1364/ol.31.002972
摘要

Finite-difference time-domain (FDTD) methods suffer from reduced accuracy when modeling discontinuous dielectric materials, due to the inhererent discretization (pixelization). We show that accuracy can be significantly improved by using a subpixel smoothing of the dielectric function, but only if the smoothing scheme is properly designed. We develop such a scheme based on a simple criterion taken from perturbation theory and compare it with other published FDTD smoothing methods. In addition to consistently achieving the smallest errors, our scheme is the only one that attains quadratic convergence with resolution for arbitrarily sloped interfaces. Finally, we discuss additional difficulties that arise for sharp dielectric corners.
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