Una capa absorbente artificial añadida al dominio computacional que atenúa las ondas salientes con reflexión mínima en la interfaz, normalmente implementada mediante estiramiento de coordenadas complejas, amortiguamiento anisótropo o formulaciones con impedancia coincidente (abreviado PML).

Principio

Diseñar la capa de modo que su impedancia efectiva coincida con la del medio interior en la interfaz mientras produce una decadencia exponencial de los modos salientes; en la práctica esto se logra con la complejidad de las coordenadas o con términos de amortiguamiento anisótropo apropiados.

Demostración

En una simulación FDTD electromagnética de una antena radiadora, rodear la región computacional con una PML de varias celdas reduce la amplitud de los campos reflejados en órdenes de magnitud frente a una capa de amortiguamiento simple, permitiendo obtener con precisión el campo en el dominio lejano.

Aplicación incorrecta

Colocar una PML donde existan fuentes activas o no linealidades, escoger un espesor insuficiente o una discretización que subresuelva la PML, o aplicar parámetros PML estándar sin adaptar a medios fuertemente anisótropos o dispersivos puede provocar reflexiones espurias o inestabilidad numérica.

Consecuencia

Cuando se diseña y discretiza correctamente, una PML ofrece una aproximación computacional eficiente de un dominio abierto: las ondas salientes abandonan el dominio sin generar energía reflejada significativa, mejorando la precisión en cálculos de dispersión y radiación y permitiendo dominios más pequeños.

Inversión

Un borde reflexivo o una capa absorbente mal ajustada produce retroreflexión apreciable y contaminación por ondas estacionarias en el interior, alterando los patrones de radiación y las resonancias calculadas.

Límite

Se aplica a problemas de onda lineales y a muchos modelos linealizados en los que es posible identificar modos salientes; sus limitaciones incluyen sensibilidad a la incidencia rasante, amplificación de modos evanescentes en implementaciones discretas, dependencia de frecuencia y dificultades en medios fuertemente inhomogéneos, no lineales o activos.

Tensión semántica

Existe tensión semántica entre PML y capas absorbentes sencillas o 'sponges': la PML busca un emparejamiento sin reflexión por diseño de coordenadas, mientras que las sponges dependen del amortiguamiento por fuerza bruta y pueden ser más robustas pero más reflectantes; la PML también se solapa con condiciones de impedancia perfectamente adaptada usadas analíticamente.

Síntesis

Una Capa Perfectamente Adaptada es una capa computacional diseñada para ajustar la impedancia en la interfaz y forzar la atenuación exponencial de modos salientes, de modo que el dominio truncado se comporte como si fuera abierto; su eficacia depende de la linealidad del problema, la discretización y la elección de parámetros.