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COMSOL Multiphysics ® 5.2a版本針對“波動光學模塊”的用戶引入了新的偏振域特徵,更易於非線性頻率混合與非線性參數化過程的仿真,改進了電磁波,波束包絡接口中的靈活性等。閱讀下文進一步詳細了解“波動光學模塊”的所有更新。

偏振域特徵

通過新的“偏振”域特徵可以耦合不同的頻域接口。這簡化了非線性頻率混合的仿真,例如,總和及差集頻率生成;以及非線性參數化過程。“偏振”特徵可用作電磁波,頻域電磁波,波束包絡接口的子節點。

使用“偏振”域特徵的“App 庫”示例的路徑:

Wave_Optics_Module/Verification_Examples/second_harmonic_generation_frequency_domain

新App:偏振光束分光器

偏振光束分光器立方體由兩個直角棱柱組成,交界面上有一個電介質塗層。立方體傳輸一部分入射波,同時反射另一部分。對光束分光器使用這個立方體設計代替板設計的優勢在於,可避免重影。

這個新的App 可以演示基本MacNeille 設計,由包含交替的高和低折射率的層對組成,可以從中選擇用多少層來組成分光器。可以在電介質堆疊中輸入棱柱和層的折射率,可以直接輸入,也可以通過預定義的材料列表輸入。

除此之外,還可對各種波長或點半徑執行掃描。App 中顯示總電場模、給定波長或點半徑和偏振的一次波和二次波的電場模。還可以表徵為反射率和透射率。

“App 庫”路徑:

Wave_Optics_Module/Applications/polarizing_beam_splitter

偏振光束分光器App 的屏幕快照。 右側的圖形窗口顯示從左側入射的光束,由應用於兩個棱柱之間邊界的薄膜堆棧向上反射。 可對波長或點半徑執行參數掃描。 除了幾何和網格,圖形窗口中還可以顯示電場、反射率和透射率以及折射率分佈。

偏振光束分光器App 的屏幕快照。右側的圖形窗口顯示從左側入射的光束,由應用於兩個棱柱之間邊界的薄膜堆疊向上反射。可對波長或點半徑執行參數掃描。除了幾何和網格,圖形窗口中還可以顯示電場、反射率和透射率以及折射率分佈。

用戶定義的波矢明細表

新版本中,“設置”窗口中新增的用戶定義的波矢明細表選項欄使得電磁波,波束包絡物理場接口更加靈活易用。有了這個功能,您可以在想要指定用戶定義相位時正確地設置完美匹配層(PML)域的波矢。在這種情況下,使用缺省設置可能有問題。相明細表類型中選擇用戶定義後,您將看到新的用戶定義的波矢明細表欄,使您可以在完美匹配層等域中指定特殊設置。

更新的App:表面等離激元線光柵分析儀

基於表面等離子激元的電路應用於表面等離子激元芯片、光產生和納米刻蝕等領域。表面等離激元線光柵分析儀App 將介電基底上表面等離激元光柵的折射係數、鏡面反射以及一階衍射作為入射角的函數進行計算。

模型描述光柵的單位單元,其中使用Floquet 週期性邊界條件。通過後處理功能,您可以擴展單位單元數量,並將可視化提取到第三個維度。

App 中內置了將平面波的入射角從法向角掃掠到光柵結構上的光柵角的功能。在App 中,您還可以改變導線半徑以及單位單元的周期或尺寸。可以改變的其他參數為偏振的波長和方向。

App 可以呈現選定入射角的多個光柵週期的電場模結果、入射波矢及所有反射和透射模式的波矢,以及反射率和透射率。

“App 庫”路徑:

Wave_Optics_Module/Applications/plasmonic_wire_grating

表面等離激元線光柵分析儀App 計算透射和反射波的衍射係數以及介電基板上線光柵的第一和第二衍射級。 可以改變波長、偏振、材料屬性、波週期和半徑。

表面等離激元線光柵分析儀App 計算透射和反射波的衍射係數以及介電基板上線光柵的第一和第二衍射級。可以改變波長、偏振、材料屬性、波週期和半徑。

新教程模型:頻域中的二次諧波發生

在電磁光譜的可見和接近可見部分的短波長部分生成激光發射比在長波長部分難。非線性頻率混合使得從現有激光波長生成新的短波長更加方便。

此教程模型描述的是二次諧波發生(SHG) 過程,其中,基頻光通過可生成二次諧波頻率光的非線性光學屬性晶體進行傳遞。

教程模型通過兩個電磁波,頻域接口中各自的“域偏振”特徵進行物理場的耦合,一個針對基波,另一個針對二次諧波。

結果顯示能量從基波傳輸到二次諧波,導致基波幅值降低,而二次諧波的幅值從零開始,在通過晶體傳播過程中增加。結果與通過慢變包絡近似(SVEA) 得到的分析解進行比較。

“App 庫”路徑:

Wave_Optics_Module/Verification_Examples/second_harmonic_generation_frequency_domain

基波(上)和二次諧波(下)電場y 偏振的繪圖。 請注意,二次諧波的幅值隨傳播而增加,因為能量從基波傳向二次諧波。 從繪圖中還可以明顯看出二次諧波的波長是基波的一半。

基波(上)和二次諧波(下)電場y 偏振的繪圖。請注意,二次諧波的幅值隨傳播而增加,因為能量從基波傳向二次諧波。從繪圖中還可以明顯看出二次諧波的波長是基波的一半。

新教程模型:單比特全息圖

當兩個相干光束相交時,會顯示一個乾涉圖。如果這種情況發生在對光敏感且強度大於特定曝光閾值的材料中,干涉圖在材料中將記錄為折射率的調製,並且會生成全息圖。

在教程模型中,一個光束從左側邊界進入全息材料,而另一光束從頂部邊界進入,模擬包含數據記錄和檢索的逐位全息數據存儲。在記錄過程中,兩個激光束相交,形成乾涉條紋圖樣,記錄為包含單比特數據的全息圖。

“App 庫”路徑:

Wave_Optics_Module/Gratings_and_Metamaterials/single_bit_hologram

記錄過程中的干涉圖繪圖。 參考光束從左側入射,對象光束從頂部入射。 左側繪圖表示兩個光束中的總電場,而右側繪圖表示兩個乾涉光束中的強度分佈。

記錄過程中的干涉圖繪圖。參考光束從左側入射,對象光束從頂部入射。左側繪圖表示兩個光束中的總電場,而右側繪圖表示兩個乾涉光束中的強度分佈。