Application of finite difference time domain (FDTD) simulations in engineering education in optics and electrodynamic

Zrozumienie zjawisk związanych z propagacją fal elektromagnetycznych stanowi kluczowy etap kształcenia inżynierów w dziedzinach związanych z optyką, elektroniką oraz telekomunikacją. Oprócz opanowania aparatu matematycznego oraz metod projektowych istotne jest intuicyjne zrozumienie treści przekazywanych podczas kursów optyki i elektrodynamiki. W realizacji tego celu praktyczną pomoc dydaktyczną stanowić mogą wizualizacje i symulacje zjawisk falowych. W poniższym referacie przedstawiono sposób rozwiązywania równań Maxwella metodą różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD - Finite Difference Time Domain). O jej atrakcyjności w zastosowaniach dydaktycznych stanowi prostota implementacji oraz możliwość wizualizacji zjawisk propagacji fal elektromagnetycznych. W tekście przedstawiono podstawowe algorytmy stosowane w opisywanej metodzie oraz propozycje opartych na niej form kształcenia.Understanding physical phenomena of electromagnetic waves propagation is a key issue in training engineers specialized in optics, electronics and telecommunications. In addition to mastering necessary mathematical tools, it is important to understand knowledge from optics and electrodynamics courses intuitively. Visualizations and simulations of wave propagation phenomena can be helpful in achieving this goal. In this paper, author has presented the method of solving Maxwell equations using Finite Difference Time Domain (FDTD) algorithm. It is a numerical method, which is simple in implementation, that allows preparing visualizations of electromagnetic waves propagation. Author has presented basic algorithms used in the described method and examples of education form , which are based on it