新的COMSOL多物理波动光学模块为工程师提供了一套设计模拟的功能。该模块中包含的新功能之一是电磁全波传播的开创性束信封方法。我们希望此功能将对光学界发挥作用。
光束信封法
当试图模拟光学波导结构(例如光纤)中的电磁波传播时,工程师面临似乎无法解决的问题:电磁波在传播方向迅速振荡。对于标准计算方法(例如有限元方法)为了有效处理此类情况,它们需要非常细的网格,比波长小得多。输入光束信封方法。这种方法提供了一种巧妙的方式来利用以下事实:在光学组件中,您通常具有明确定义的单个传播方向。您可以解决缓慢变化的电场信封。
直接为电场求解,需要用足够致密以避免混叠的样品点来解决振荡。这Nyquist -Shannon采样定理告诉我们,您每个波长至少需要三个样本点才能解析波。使用电磁波传播的数值方法,通常每个波长需要超过三个样本点或离散点。这是由于围绕使用的数值方案的技术原因。有限元方法是Comsol提供的一种方法来求解电磁场传播。使用有限元术语,建议您每个波长至少有五个二次有限元元素。相反,通过解决缓慢变化的场信封,我们获得了较少的样品点。也就是说,可以使用更粗的网眼。
在此方法中内置是一个分解技巧 - 您将波浪的快变体部分分开,如上图所示:。用户提供波形矢量k1作为该方法的输入。要恢复“真实”字段,您只需乘以解决方案e1(x)具有快速变化的相位因子。下图说明了电场的样品密度与电场包络之间的差异。
您可以使用这种新方法执行的仿真令人印象深刻,尤其是考虑到使用矢量(也称为Edge或Nedelec)元素的有限元方法没有其他特定近似值。
上图(顶部)显示了自我关注激光束仿真的真实纵横比表示,并且(底部)的压缩视图以折射率变化为等音表面。
波光学模块
光束信封方法是新的主要特征之一波光学模块5月3日发布路和comsol版本4.3b。该方法在模块中实现,有两种口味:单向和双向。双向方法实际上解决了两个波:一个事件,另一种反映。在光学设备中,您很可能会与波的起源和双向方法相同的方向进行反射。光束包络方法补充了传统的电磁全波传播方法,这些方法也在波光模块中列出。这些用户界面与RF模块的接口非常相似,但针对光学模拟进行了量身定制,将折射率作为默认选项而不是RF模块的介电效率。
Wave Optics模块为您提供了几个分析选项,包括2D,3D,频域,本征频率和时间域模拟。我们预计它将用于通过光学介质(包括工程过的材料和旋转磁材料)进行波传播。它具有内置的支持,对各向异性渗透性,介电常数和折射率张量,无论有或没有损失。
如您所知,光学界已经使用了一段时间。这波光学模块扩展了Comsol多物理和RF模块的先前功能,它是我们发布的第一个专用光学产品。收听我们的自由Wave Optics模拟网络研讨会6月13日Th了解更多。
评论(3)
伊瓦尔·凯尔伯格(Ivar Kjelberg)
2013年5月9日测试这种物理学会非常有趣
开发新颖的衍射光学和精确光学光学三位型三十年了
伟大的
Uday Bangavadi Munivenkatappa
2014年3月18日该工具对于光学界将非常有用。
但是我看不到关于此模块的文档,如RF和其他模块中。其他模块具有用户指南同样的?
Bjorn Sjodin
2014年3月19日嗨,Uday,
感谢您的反馈意见。也许您正在查看Wave Optics模块的较旧版本。当前的版本4.4确实包含3条手册:介绍性指南,模型库手册和用户指南。
比约恩