comsol中文幫助波動光學模塊簡介

波動光學模塊簡介?1998–2015受專利列 atents，和專利7,519,518;7,596,474;7,623,991;8,457,932;本文檔和本文所述的程序根據(jù)COMSOL軟件 omsol-license-agreement)提 COMSOL,COMSOLMultiphysicsCapturetheConceptCOMSOLDesktopLiveLinkCOMSOLServer 聯(lián)系信息請聯(lián)系COMSOL頁面 如果您需要聯(lián)系技術(shù)支持，可以進入COMSOLAccess頁面填寫申請表 COMSOL社區(qū) COMSOL中心 Partnumber.CM023502內(nèi)容簡 簡 Maxwell方程組，并結(jié)合用于各種介質(zhì)中傳輸?shù)牟牧隙?。通過預定義的物理Maxwell方程組的微分形式，以及對S參數(shù)、功率流和損耗的預定義繪圖顯示，也能夠以視化結(jié)果。所有這些步驟在COMSOLDesktop中進行。求解器選擇步驟通常使THz量級的頻率。光學應用的常見1顯示了一個定向耦合器中的電場分布。一束波進入左邊的波導，經(jīng)過2mm傳輸后，耦合至右邊的波導。波導由離子轟擊增強GaAs組成，周圍是GaAs包層。App庫中的DirectionalCoupler案例。SecondHarmonicGeneration案例。傳輸?shù)陌咐亲跃劢剐?，如圖3所示。本例中，光束和隨強度變化的折圖3:在隨強度變化折射率的介質(zhì)中傳輸?shù)墓馐碾妶龇植?。參見波動光學模塊45中，一個來自波動光學模塊App庫的模型顯示了入射平面波被一射波由完美匹配層（PML）吸收。圖4顯示了金球中的體阻抗損耗。圖4:入射平面波激勵時一個納米金球中的體阻抗損耗。參見波動光學模塊App庫中的ScatteringNanosphere模型。分析。圖6顯示了一個階躍折射率型光纖的模式分析。Bend模型。7是一個平面波入射 數(shù)），其中S參數(shù)能導出為Touchstone文件格式。Maxwell方程組，結(jié)合材料定律。在模塊中，這些Maxwell方程的邊（適用于三維模型）或點。8使用來自波動光學模塊App庫的表面等離子體線光柵模型來展示模型開發(fā)器窗口和選定的'波方程，電1'特征節(jié)點的設(shè)定窗口。'波方程，電1'節(jié)點對模型中所選幾何域的Helmholtz波動方程增加了代表電磁波的項。1/（AuRakic）），來自光學材料數(shù)據(jù)庫。因為這三種材料都定義了折射率，在本App中只需要一個波動方程。特征是完美電導體'8中的案例，完美電導體1'特征節(jié)點被兩個'端口'特征節(jié)點和一個'周期性條件'特征節(jié)點覆蓋。端口特征用于激勵和（例如連續(xù)性、反周期性和一般Floquet相位關(guān)系）。圖9:本模塊包括分別用于頻域模擬和時域模擬的波動光學物理場接口()。也包電磁波，頻域接口()求解電場的頻域波動方程，源可以是點偶極子、線電電磁波，波束包絡(luò)接口( )求解一個或兩個電場包絡(luò)的頻域波動方程。電場合光學大結(jié)構(gòu)（遠大于波長的結(jié)構(gòu)）的模擬。源可以是邊界上的入射場、表面耦合器和光纖Bragg光柵，以及激光束傳輸。（FaradayMaxwell-Ampère定律）Galerkin方法。電磁波，瞬態(tài)接口()求解電場的時域波動方程。源可以是點偶極子、線電激光加熱接口( 尺度變化緩慢。這是一個多物理場接口，相當于一個'電磁波，波束包絡(luò)'接口和一個'固體傳熱'接口的耦合接口。多物理場耦合從電磁波增加電磁損耗以下表單列出了本模塊特有以及COMSOLMultiphysics基本模塊中可用的接傳熱—頻域-瞬態(tài)光學頻域模態(tài)和端口3和端口3端口（1113），其有效折射率10所示，由兩個波導芯層嵌入到一個包層材料所組成。包層材料是GaAs，波導芯層是離子注入的GaAs。參見Ref.1。2mm。因此，考慮到與長度相比狹窄的截面，使用幾何比存在差異的視圖對于這類問題，長度遠大于波長，'電磁波，波束包絡(luò)'接口特別適合，因Er=E1exp–j1x+E2exp=E1+E2exp–j2–1xexp2–1L=或L 2–離散為20個部分，所以在本模型中可以很好地解析拍長。圖11至圖14顯示了初始邊界模式分析的結(jié)果，前兩個模式（有最大有效折射率的模式）11顯示了第一個模式，沿z方向有橫向極化分量。第二個模式，如圖13所示，沿y方向由橫向極化分量。 圖12和圖14顯示了稱模式，其有效折射率略小于對稱模式。圖12顯示了z極化的模式，圖14顯示了y極化的模式。 15顯示了電場如何在接收波導中增大，并在激勵波導中減少。如果波導變圖15:對稱和 16相位差時的結(jié)果。在這種情況下，兩個模式的疊加導致另一個波導的激勵（與圖15中的情況相比）。WaveguidesandDirectionalCouplersinGaAs-lmbeddedandRidged,”AppliedOptics,vol.13,no.2,pp.327–30,1974.模型向?qū)В▽ΨQ和反NoteWindowsLinuxMac，'來創(chuàng)建一個新的COMSOL模型或'空模型'來手動創(chuàng)建模型。在本中，點擊'模型向?qū)?按鈕。如果COMSOL已經(jīng)打開，通過'文件'菜單選擇'新建'，然后點擊'模型向?qū)О粹o。在'選擇空間維度'窗口點擊'三維 。點擊'增加'，然后點擊'研究'在研究樹下，選擇'預置求解'>'邊界模式分析'點擊'完成 全局定義-參數(shù)在'主屏幕'工具條上'選擇'參數(shù) 如果COMSOLMultiphysics不是全屏模式大窗口，可以在'主屏幕'工具條上點擊'定義'，選擇'參數(shù)' NoteLinuxMac下，主屏幕工具條可以參考Desktop頂部附近控制區(qū)的特定幾何參數(shù)部分，定義幾何的參數(shù)。使用參數(shù)化幾何很容易就能測試不在'幾何'工具條上點擊'長方體 編輯框中輸入len編輯框中輸入width編輯框中輸入height3中心'1在'幾何'工具條上點擊'長方體 2設(shè)定窗口，在編輯框中輸入lenaa3中心'4'y-d1'長方體 ，在菜單中選擇' 2'y'd3點擊'構(gòu)建所有對象'按 在'模型開發(fā)器'窗口中打開'組件1'>'定義'>'視圖1'節(jié)點 ，然后點擊'相機模式' 在'圖形'工具條上，點擊'視圖按鈕'，旁邊的向下小箭頭，從下拉菜單選擇'切換到視圖1'按鈕。然后點擊'縮放至視窗大小'按 從'材料'工具條選擇'空材料 前往'材料'設(shè)定窗口，在欄中輸入GaAscladding在'材料屬 從'材料'工具條選擇'空材料 前往'材料'設(shè)定窗口，在欄中輸入 ntedGaAscore23 電磁波，波束包絡(luò)波。因此，'電磁波，波束包絡(luò)'接口的缺省設(shè)定做的是雙向模擬。'在'電磁波，波束包絡(luò)'接口的設(shè)定窗口中的'欄下，從'方向數(shù)'列表選擇'單向'。k1表單的x編輯框中鍵入ewbe.beta_1ewbe.beta_1顯示橙色，表明該變量尚未被定義，我們會在添加第一個端究1中'端口1'首次定義。然后在研究1定義剩余端口的邊界模式分析（相同'邊界'端口'1、510，如右圖所前往'端口'設(shè)定窗口，從'端口屬性'欄的'端口類型'列表中選擇'數(shù)值'。從'端口波激勵'列表中選擇'開'?，F(xiàn)在端口1。 '端口1' 在工具條上點擊邊界'，選擇端口'16–18，如右圖所前往'端口'設(shè)定窗口，從'端口屬性'欄的'端口類型'列表選擇'數(shù)值'。。'端口3'，選擇'。1在'網(wǎng)格'工具條上點擊'邊界'，選擇'自由剖分三角形網(wǎng)格'21、510，如右 '自由剖分三角形網(wǎng)格1' 節(jié)點，選擇'尺寸'2在尺寸設(shè)定窗口中找到3找到單元尺寸參數(shù)最大單元尺寸'選擇框，在相關(guān)編輯框中輸入4最后選中最小單元尺寸選擇框，在對應的編輯框中輸入wl/2。1在'網(wǎng)格'工具條上點擊'掃掠 1在'模型開發(fā)器'窗口中的'網(wǎng)格1'下點擊'尺寸'23編輯框中輸入len/204點擊'構(gòu)建所有'按 研究在'模型開發(fā)器'窗口點擊'研究1'成缺省圖'選擇框。形，將有一個z方向極化的模式和一個y方向極化的模式。模式三和四將是反對稱的，一個z方向極化和一個y方向極化。在'模型開發(fā)器'窗口中的'求解1'下點擊'步驟1：邊界模式分析'在搜索模態(tài)的基準點nco來搜索有效折射率接近波導芯層的模f0計算選定步驟'在'主屏幕'工具條上，點擊'增加繪圖組 ，選擇'三維繪圖組 在'三維繪圖組1'工具條上選擇'表面' 現(xiàn)在先查看z方向極化的模式。在'表面'設(shè)定窗口中，點擊'表達式'欄右上角的'替換表達式'。從菜單中找到并選擇變量'模型'>'組件1'>'電磁波，波束包絡(luò)'>'邊界模式分析'>'切向邊界模式電場'>'切向邊界模式電場，z分量(ewbe.tEbm1z)'。在'模型開發(fā)器'窗口中點擊'三維繪圖組 有效折射率，是列表中最后一個值，因為模式（幾乎）是成對衰減的，所以選擇3.472(2)。點擊'繪圖'按鈕。下圖顯示了z方向極化的對稱模式（與結(jié)果與討論中的圖11相同）。層位置處顯示最?。ㄋ{色）（紅色）的場。然而，由于這是一個對點擊'繪圖' 的圖12相同）。在'模型開發(fā)器'窗口中的'三維繪圖組1'下點擊'表面1'從'表面'設(shè)定窗口找到'表達式'欄，在'表達式'編輯框中輸入ewbe.tEbm1y繪制y在'模型開發(fā)器'窗口中點擊'三維繪圖組 點擊'繪圖'按鈕 圖13相同）。（3.471點擊'繪圖'按鈕 圖14相同）。在'結(jié)果'工具條上選擇'全局計算'點擊'計算'按 在'全精度'在'表單'窗口中點擊'拷貝表單和題頭到剪貼板'研究在'模型開發(fā)器'窗口中的'研究1'下點擊'步驟1：邊界模式分析'前往'邊界模式分析'設(shè)定窗口，找到'求解設(shè)定'欄，在'待求的模態(tài)數(shù)'13.4716717443092047，您可以通過選擇文1'步驟1：邊界模式分析'，選擇''框中輸入（或并粘貼）3.4714219480792172。這應該是第三大的有效折射2析3'。。定'欄，在'端口名稱'編輯框中輸入3。在'模型開發(fā)器'窗口中的'研究1'下點擊'步驟5：邊界模式分析3'4在'模型開發(fā)器'窗口中的'研究1'下點擊'步驟2：頻域'f0最后移動'步驟2：頻域'為最后的求解步驟，通過'步驟頻域'，選擇'下移' （三次）或拖曳'步驟2：頻域'至最后的求解步驟來實現(xiàn)。4'研究 ，選擇'計算 在'模型開發(fā)器'窗口中的'三維繪圖組1''表面1'，選擇'刪除'，然后點擊'確定'。在'三維繪圖組1'工具條上選擇'切