使用波光学模块照顾快速振荡

新的COMSOL多物理波动光学模块为工程师提供了设计模拟的一系列功能。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。

梁信封法

当试图模拟光学波导结构（例如光纤）中的电磁波传播时，工程师面临看似无法解决的问题：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，您至少需要每个波长三个样本点才能解析波。借助电磁波传播的数值方法，您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。通过解决缓慢变化的磁场信封，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模拟令人印象深刻，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）压缩视图将折射率变化为等曲面。

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：一个入射和一种反映。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产生反射。光束包络方法补充了传统的电磁全波传播方法，这些方法也在波浪光学模块中列出。这些用户接口与RF模块的接口非常相似，但针对光学仿真而定制，折射率为默认选项，而不是RF模块的介电务默认值。

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）进行波浪传播。它具有内置的支持，无论有无损失，都对各向异性渗透性，介电常数和折射率张量。

如您所知，光学界已经使用了相当长的一段时间。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。

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