Implementation of numerical methods for the electromagnetic analysis of periodic media: Application in optical wavelengths and computational optimization

Abstract

This paper summarizes the contributions of a PhD focused on developing a set of numerical methods for the analysis of periodic diffractive optical devices such as holographic diffractive devices, thin film filters or diffraction gratings. For the rigorous and comprehensive analysis of these devices in optical wavelengths the finite difference time domain (DFDT) method was considered being compared to classical theories. Application of DFDT in optical wavelengths implies a considerable computational cost. Therefore, this method was accelerated for the most common computing platforms: CPU (Central Processing Unit) and GPU (Graphic Processing Unit).

En este artículo se hace una revisión de las aportaciones de la Tesis Doctoral en la que se ha desarrollado una serie de métodos numéricos para el análisis de dispositivos ópticos difractivos periódicos como pueden ser Redes de Difracción Holográficas (RDH), filtros de capa delgada o redes de apertura. Para el análisis riguroso y completo de estos medios en longitudes de onda ópticas se ha recurrido al método de las diferencias finitas en el dominio del tiempo (DFDT), siendo contrastado mediante teorías clásicas. La aplicación del método de las DFDT en longitudes de onda ópticas implica un coste computacional considerable. Por ello, este método se ha acelerado en las plataformas de cálculo más comunes en la actualidad: CPU (Central Processing Unit) y GPU (Graphic Processing Unit).