電磁場解析
電磁界シミュレータ (electromagnetic field solver) とも言う。解析可能な構造の次元によって、2.5次元と3次元に分けられる。
2.5次元のシミュレータでは、例えば多層配線基板のように、複数の層で構成され各層に2次元の図形が存在する構造を解析することができる。しかし、同一の層には異なる電気物性をもつ構造を配置することはできない(異なる2つの層を接続するスルーホールを除く)。
以下に主な電磁場解析ソフトウェアを挙げる。
擬似スペクトル空間領域法(Pseudo Spectral Spatial Domain; PSSD)は、電磁波の伝播する空間的な方向を選択することによって、マクスウェルの方程式を解く。したがって電場と磁場は、時間の関数として扱われ、さらに(可能であれば)特定の空間的な横軸の次元の関数としても扱われる。一時的な伝播が高速フーリエ変換を用いて周波数領域で計算されるため、この手法は擬似スペクトルである。電場と磁場が時間の関数として扱われるため、この手法により、伝播媒体の任意の分散を最小限の労力ですばやく正確にモデル化できる。J.C.A. Tyrrell他, J.Mod.Opt. 52, 973 (2005) を参照。
「Finite-difference time-domain」という名称とその略語「FDTD」は、IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility で1980年に Allen Taflove(英語版)によって発表されたの論文で初めて使われた。1990年頃以降、FDTD法は、物質の形状と電磁波との相互作用を扱う科学や工学の様々な問題をモデル化するための主要な方法となった。現在のFDTDによるモデル化の応用は、DC近辺(全地球電離層導波路(英語版)を含む超低周波の地球物理学)から高周波(レーダーシグネチャ技術、アンテナ、無線通信デバイス、デジタルの相互接続、生物医学画像処理)、そして可視光(フォトニック結晶、ナノプラズモニクス、ソリトン、バイオフォトニクス)に至る範囲に及ぶ。
現在では、FDTD法を単色波に最適化したNS-FDTD法(非標準FDTD法)も存在し、これは元のFDTD法よりも飛躍的に高い精度で計算できる。