구에 의한 전자기 산란 코드

Codes for electromagnetic scattering by spheres

구에 의한 전자기 산란 코드 - 동질 구, 층화된 구 및 구의 군집에 의한 전자기 산란 코드를 나열한다.

솔루션 기법

단일 구에 의한 전자기 산란 계산을 위한 기존 코드의 대부분은 무한 계열의 관점에서 맥스웰 방정식의 해석적 해법인 미에 이론에 근거한다.단일 구에 의해 산란되는 다른 근사치에는 다음이 포함된다.데비 시리즈, 레이 트레이싱(지오메트릭 광학), 레이 간 간섭 효과를 포함한 레이 트레이싱, 에어리 이론, 레일리 산란, 회절 근사치공명, 표면파, 플라스몬, 근거리 산란 등 구형 입자에 의한 빛 산란과 관련된 현상이 많다.미에 이론은 균일한 구면 입자에 의한 광 산란 문제를 편리하고 빠르게 해결할 수 있는 방법을 제공하지만, 이산 쌍극자 근사치, FDTD, T-매트릭스와 같은 다른 기법들이 있는데, 이 기법들은 또한 그러한 과제에 사용될 수 있다.[1]

분류

컴파일에는 구형 입자, 관련 링크 및 용도에 의한 전자기 산란 정보가 수록되어 있다.[2]

단일 균질 구에 의한 전자기 산란 코드

연도 이름 작가들 참조 언어 간단한 설명
1983 비에이미 크레이그 F.보렌과 도널드 R.허프먼 [1]

포트란 IDL매트랩 C 파이톤

균질 구에 의한 전자파의 산란, 흡수, 위상 기능에 대한 "미 솔루션"(무한 시리즈)
2002 미에플롯 필립 라벤 [5] 비주얼 베이직 미에플롯은 구에 의한 빛의 산란을 위해 다음과 같은 수학적 모델을 제공한다.미에 솔루션, 데비 시리즈, 레이 트레이싱(지오메트럴 광학 기반), 광선 간 간섭의 영향을 포함한 레이 트레이싱, 에어리 이론, 레일리 산란, 회절, 표면파.MiePlot는 단일 파장 계산 외에도 일부 파장에 대한 계산을 수행할 수 있으므로 무지개, 코로나, 글로리와 같은 대기 광학 효과의 시뮬레이션을 생성하기 위해 연속 스펙트럼(햇볕 등)에 근사치를 제공한다.
2003 미에_싱글 등 가레스 토마스와 돈 그레인저 [6] IDL 옥스포드 대학의 대기 해양 및 행성 물리학 하위 부서는 크기가 로그 정규 분포를 따르는 입자의 단일 구와 모집단에 대한 미에 산란 루틴의 기록을 유지한다.또한 이 코드는 미에 산란(즉, 소멸 및 산란계수의 파생상품, 크기 매개변수와 복합 굴절률에 관한 강도함수)의 해석적 파생상품 계산에도 사용할 수 있다.루틴은 IDL로 작성되지만, 단일 vSphere 코드의 Fortran 기반 DLM 버전(실시간 단축)도 이용할 수 있다.

레이어드 구체에 의한 전자기 산란 코드

알고리즘 문헌에는 몇 가지 기여가 포함됨

연도 이름 작가들 참조 언어 면허증 간단한 설명
1981 디밀레이 오언 B. 투온과 T. P. 애커맨 [9] 포트란 라이센스가 지정되지 않았지만 오픈 소스(공용 도메인) 층화된 구체(구형 껍질로 둘러싸인 구형의 핵이 있는 입자)에 의해 산란된다.

1968년부터 사용 가능한 코드 날짜:[11]

1983 비호트 크레이그 F.보렌과 도널드 R.허프먼 [1] 포트란 지정된 소스가 없지만 열린 소스("를 통해 공용 도메인") 동질 집중 쉘에 의한 전자파의 산란, 흡수, 위상 기능에 대한 "미 솔루션"(무한 시리즈)
1997 바트 A. 퀴란테스 [13] 포트란 오픈 소스(자체 라이센스) 아덴-커커커 이론을 바탕으로 코팅된 구형 입자의 광선 방출 특성 계산
2004 MjcLscCoatSph[14] M. 요나스츠 GUI/Windows 독점 / 폐쇄 소스 이 프로그램은 아덴-케커 이론에 따라 단일 코팅 구의 산란, 흡수, 감쇠 매개변수와 각 산란 패턴을 계산한다.
2007 L. 류, H. 왕, B.유, Y. 쉬, J. 셴 [15] C 알 수 없는 코팅된 구체에 의한 빛 산란(멸종 효율성, 산란 효율성, 광 산란 강도)
2009-2022 스캐튼레이 O. 페나, U. Pal, K. 라두텐코 [16] C++, Python 및 JavaScript GPLv3 W Yang의 알고리즘에 기반한 다층 구체에서 산란되는 빛.[17]매우 튼튼하고 안정적이며, 투온과 애커먼보다 느리다.적분 매개변수 및 각도 패턴, 근거리 및 전력 흐름 흐름 흐름 그림 평가Boost를 사용하기 위한 컴파일 옵션이 있다.더 높은 정확도를 위한 다중 호출.

웹 어플리케이션은 패키지의 일부로서, ITMO 대학 물리공학과 홈페이지에서 온라인으로 이용할 수 있다.

구 군집별 전자기 산란 코드

연도 이름 작가들 참조 언어 간단한 설명
1998-2003 GMM 유린 쉬와 보아 구스타프손 [18] 포트란 단일 방향 또는 개별 방향에서 평균으로 구의 집합에 의한 전자기 산란을 정확하게 계산하는 코드.
2013 MSTM D. W. 맥코프스키 [19] 포트란 복잡한 물질에 대해 구체 내 구와 구의 집합에 의해 정확히 전자기 산란을 계산하는 코드.병렬로 작동하기도 한다.
2015 py_gmm G. 펠레그리니 [20] 파이톤 + 포트란 Python + Fortran 90의 일반 다중 문서 Mie 방법 구현, 특히 플라스모닉 및 근거리 필드 계산에 적합.
2017 셀레스 A. 에겔, L. 패텔리, G. 마자무토 [21] MATLAB + CUDA NVIDIA GPU에서 실행되며, 여러 구를 위한 고성능.
2021 스무티 A. 에겔 외 [22][23] 파이톤 + 포트란 + CUDA 층화된 매체에 있는 많은 구체들, 다른 입자 모양들을 이용할 수 있다.

관련 산란 코드

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d 보렌, 크레이그 F., 도널드 R.허프먼, 작은 입자에 의한 빛의 흡수 및 산란, 뉴욕 : 와일리, 1998, 530 p, ISBN0-471-29340-7, ISBN978-0-471-29340-8(제2판)
  2. ^ Wriedt, T. (2009). "Light scattering theories and computer codes". Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 110 (11): 833–843. Bibcode:2009JQSRT.110..833W. doi:10.1016/j.jqsrt.2009.02.023.
  3. ^ 이 코드는 spantlib의 일부로 유지되며, http://scatterlib.wikidot.com/mie에서 다운로드할 수 있다.
  4. ^ MiePlot 프로그램은 http://www.philiplaven.com/mieplot.htm에서 다운로드할 수 있다.
  5. ^ 필립 라벤, 「미에이론을 이용한 레인보우, 코로나, 글로리의 시뮬레이션」, 응용광학 제42권, 3, 436-444(2003년 1월)와 그 외 다양한 출판 논문(모두 http://www.philiplaven.com/Publications.html)에서 구할 수 있다).
  6. ^ Grainger, R.G.; Lucas, J.; Thomas, G.E.; Ewan, G. (2004). "The Calculation of Mie Derivatives". Appl. Opt. 43 (28): 5386–5393. Bibcode:2004ApOpt..43.5386G. doi:10.1364/AO.43.005386. PMID 15495430.
  7. ^ Mackowski, D.W.; Altenkirch, R. A.; Menguc, M. P. (1990). "Internal absorption cross sections in a stratified sphere". Applied Optics. 29 (10): 1551–1559. Bibcode:1990ApOpt..29.1551M. doi:10.1364/ao.29.001551. PMID 20563039.
  8. ^ Yang, W (2003). "Improved recursive algorithm for light scattering by a multilayered sphere". Applied Optics. 42 (9): 1710–1720. Bibcode:2003ApOpt..42.1710Y. doi:10.1364/ao.42.001710. PMID 12665102.
  9. ^ a b Toon, O. B.; Ackerman, T. P. (1981). "Algorithms for the calculation of scattering by stratified spheres". Applied Optics. 20 (20): 3657–3660. Bibcode:1981ApOpt..20.3657T. doi:10.1364/ao.20.003657. PMID 20372235.
  10. ^ Liu, L.; Wang, H.; Yu, B.; Xua, Y.; Shen, J. (2007). "Improved algorithm of light scattering by a coated sphere". China Particuology. 5 (3): 230–236. doi:10.1016/j.cpart.2007.03.003.
  11. ^ http://www.atmos.washington.edu/~ackerman/mie_code/rtpmie.ackerman.dmiess.f[bare URL 일반 텍스트 파일]
  12. ^ /http://www.ugr.es/~aqu이란/시엔시아/코디고스/bart.f
  13. ^ A Quirantes and A V Delgado, 코팅된 구형 입자의 서스펜션에 의한 빛의 산란: 횡단면에 대한 다산성의 영향, J. Phys.D: Appl.물리 30 (1997) 2123–2131.
  14. ^ " ".
  15. ^ Liu, L.; Wang, H.; Yu, B.; Xu, Y.; Shen, J. (2007). "Improved algorithm of light scattering by a coated sphere". China Particuology. 5 (3): 230–236. doi:10.1016/j.cpart.2007.03.003.
  16. ^ O Pena 및 U Pal, 다층권에 의한 전자파 방사선의 산란, 컴퓨터 물리학 통신, 180, 2348-2354, 2009
  17. ^ W Yang, 다층 구체에 의한 빛의 산란에 대한 개선된 재귀 알고리즘, Applied Optics, Vol. 42, No. 9, 2003
  18. ^ Yu-lin Su , Bo A.S.Gustafson, A 일반화된 다중문자 Mie-solution: 추가 실험 검증, Journal of Equantial Spectroscopy & Radiative Transfer 70 (2001) 395–419
  19. ^ "Scatcodes".
  20. ^ "A Generalized Multiparticle Mie code, especially suited for plasmonics: Gevero/py_gmm". GitHub. 2019-02-11.
  21. ^ "CELES: CUDA-accelerated electromagnetic scattering by large ensembles of spheres: Disordered-photonics/celes". GitHub. 2019-02-14.
  22. ^ "SMUTHI: Scattering by multiple particles in thin-film systems". 2022-01-21.
  23. ^ Amos Egel, Krzysztof M. Czajkowski, Dominik Theobald, Konstantin Ladutenko, Alexey S. Kuznetsov, Lorenzo Pattelli, SMUTHI: A python package for the simulation of light scattering by multiple particles near or between planar interfaces, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Volume 273, p. 107846 (2021) DOI

외부 링크