2关于光学和光子学的多体态模拟的视频探讨

2020年7月30日

为什么要使用MultiphySics软件进行光学模拟?这是其中一个问题激光重点世界高级编辑John Wallace在COMSOL技术产品管理器中与Chris Boucher的一个2件视频聊天。如果您是新的模拟,请查看第一个视频,第1部分,“介绍COMSOLMultiphysics®”,了解仿真如何有利于光学产品设计。在第2部分中,“光学和光子学中的COMSOL应用”,华莱士和惠兜轮讨论了为什么您应该模拟的不仅仅是光学元件。观看两个视频讨论并获得下面的亮点的摘要。

第1部分:COMSOLMULTIPHYSICS®简介

使案例仿真波和光线

约翰华莱士始于采访的面试评论激光重点世界快速聊天,为光学和光子学工程师提供实用信息,用于其研发工作。为了涵盖模拟主题,华莱士计划与COMSOL的克里斯·鲍彻们进行了10分钟的谈话。然而,在采访继续前进时,很明显这个话题有更多的话题,所以他们进行了更长的2件谈话。

光学和光子学的仿真广泛用于商业和学术工作。光学研发社区是COMSOLMultibySics®软件的早期采用者,用于模拟光纤,血管,激光材料相互作用,光子开关,有机LED等。现在,您可能想知道驱动器公司首先转向光学设计软件吗?

Boucher解释了为什么组织正在使用用于开发光学和光子设备的仿真。在业务水平上,投资仿真软件的主要动机是节省时间和金钱,以便更快地获得正确的产品,以较低的成本。乐动体育app无法登录在工程层面,通过实质上测试设计,模拟可以帮助在构建物理原型之前提高理解和预测性能。

“通过模拟,您可以通过在真实的物理对象中无法做到的方式查看对象。例如,如果您正在进行电磁波传播的分析,则可以在任何时候容易地访问电场幅度,并且随时通过物理域中的实验,这是不可能的,“惠克。

计划,诊断和优化设计

华莱士和鲍彻继续讨论可以模拟哪种类型的光学装置,为用于分析光波和光线的数字方法的简要背景。用于光学仿真的方法基于光学尺寸不同,分为两大类:

  1. 当光波长远小于几何尺寸时
  2. 当波长约等于几何尺寸时

COMSOL Multiphysics支持两种类型的方案。对于前者,光线跟踪方法用于跟踪系统中的镜片,镜子和结构等系统。对于后者,有限元方法和光束包络方法用于非常精确地将纤维和波导的光学装置中的电磁波的解决方案计算。

使用COMSOL Multiphysics和Ray光学模块创建的Luneburg镜头的光线跟踪模型。
通过雷光镜模块创建通过Luneburg镜头的光线描绘图像。

“驱动工程师会开始使用COMSOL Multiphysics的原因是什么?”问华莱士。通常,正在为新产品开发引入模拟软件或用于改进产品 - 有时用于了解为什么现有产品表现出某种方式。“仿真有助于计划,诊断和优化设计,并通过实际构建它来了解产品。创建模拟可以减少必须运行或减少必须建造的物理原型数量的实验数量,以获得满足所有要求的设计,“评论道。

第2部分:光学和光子学中的COMSOL应用

不要模拟只是光学

在面试的第2部分中,华莱士和鲍彻们讨论了光学现象与其他物理学相互作用的系统和产品的建模。乐动体育app无法登录COMSOL Multiphysics的特殊强度是它可以将解决方案计算到任何数量的不同物理和任何数量的联轴器。这有助于设计任务,例如预测当光通过它时加热引起的镜片的热变形,通常称为结构 - 热光学性能(停止)分析。其他应用包括光纤,生物光源,激光焊接,电润湿镜片的结构变形等。

用于光学仿真的COMSOL®软件的功能不会停止使用多体验。模型不仅可以包含任何数量的物理,还可以处理非常不同的尺度。这使得能够建模与光学非常大和小实体相结合的问题。处理同一模拟中多个尺度的方法是应用于系统的各个部分的不同方法。例如,对于光学小对象,使用有限元方法计算电磁波特性,并且在周围的大域中,光光学仿真用于计算光线跟踪图案。

一种激光聚焦系统模型,显示了光学和光子的多体学习仿真的一个例子。
这种高功率激光聚焦系统的这种多职员模拟解决了几何光学和镜片热变形。

使用仿真应用程序的计算自动化

John Wallace通过培养一个有趣的模拟方面包裹面试:如何自动化模型设置和计算?

根据您使用COMSOL Multiphysics的舒适程度,有不同的方法。运行的参数研究是一种自动化计算的一种常见方式。您只需让软件运行重复模拟一组预定义的设计参数。从这种参数扫描产生的输出通常用于优化设计。

另一种自动化使用的方法是为建模者使用COMSOL Multiphysics中可用的应用程序构建器生成专门的仿真应用程序。以这种方式创建的仿真应用程序有自己的自定义用户界面,使更多人能够轻松使用模拟,而无需建模和模拟专家本身。通过使用COMSOL Compiler™创建独立的可执行文件,或通过基于Web的访问与COMSOL Server™软件的访问,可以部署应用程序。“您可以通过任何方式自由分发这些应用程序,使用COMSOL®软件旋转自己的模拟程序,由COMSOL Multiphysics提供支持,您可以将您的同事和同事传递给”同事“吹惠。

要了解有关模拟光学和光子的工具的更多信息,请浏览COMSOL产品套件:


评论(2)

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Ivar Kjelberg.
2020年8月3日

各位,

To come with a view, from the user’s side of COMSOL, particularly for Opto-electro-mechanics, I can only stress the _unique_ advantage you have with a tool that allows performing mechanics, thermal, ACDC, fluidics and optics, and far more, under the same environment, same approach, same methodology, and by (re)using the same (subset) of your model for the different analysis.

However, for many (older?) engineers (I’m 65 and a convinced COMSOL user used to traditional FEM programs, or traditional opto-geometry ray-tracing programs the COMSOL approach is “different” you need to restart your thinking a little, but once you understand the advantages, it’s just limitless, and “multi-physics” is finally really not that difficult, if you build your models systematically, starting simple, and adding complexity with time, and then optimise your design, still within the same tool.

在CSEM SA,在瑞士,我们已经使用COMSOL近20年了,我们已经掌握了高级天体物理仪器,空间仪表,医疗仪表和不可数的工业发展项目。And I’m not regretting leaving out our older, traditional FEM and Optical Ray tracing programs, and now to use only one, combining all physics based on the same data, same methodology, and with the full freedom to post-process any variable, or user equations. And particularly to perform this in minutes to some hours, when previously we used weeks and months to obtain validates results.

我只能强烈推荐这个工具为您的下一个光学机制或完全停止分析,世界上只有一些主要公司可以使用一支工程师进行,而且您可能会运行它,甚至在笔记本电脑上也可以运行它。如果您觉得困扰,社区和COMSOL支持就在那里通过您的模型来帮助您。

玩得开心comsoling,
真挚地,
Ivar.

Ivar Kjelberg.
2020年8月3日

各位,

To come with a view, from the user’s side of COMSOL, particularly for Opto-electro-mechanics, I can only stress the _unique_ advantage you have with a tool that allows performing mechanics, thermal, ACDC, fluidics and optics, and far more, under the same environment, same approach, same methodology, and by (re)using the same (subset) of your model for the different analysis.

However, for many (older?) engineers (I’m 65 and a convinced COMSOL user used to traditional FEM programs, or traditional opto-geometry ray-tracing programs the COMSOL approach is “different” you need to restart your thinking a little, but once you understand the advantages, it’s just limitless, and “multi-physics” is finally really not that difficult, if you build your models systematically, starting simple, and adding complexity with time, and then optimise your design, still within the same tool.

在CSEM SA,在瑞士,我们已经使用COMSOL近20年了,我们已经掌握了高级天体物理仪器,空间仪表,医疗仪表和不可数的工业发展项目。And I’m not regretting leaving out our older, traditional FEM and Optical Ray tracing programs, and now to use only one, combining all physics based on the same data, same methodology, and with the full freedom to post-process any variable, or user equations. And particularly to perform this in minutes to some hours, when previously we used weeks and months to obtain validates results.

我只能强烈推荐这个工具为您的下一个光学机制或完全停止分析,世界上只有一些主要公司可以使用一支工程师进行,而且您可能会运行它,甚至在笔记本电脑上也可以运行它。如果您觉得困扰,社区和COMSOL支持就在那里通过您的模型来帮助您。

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真挚地,
Ivar.

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