关注公众号

关注公众号

手机扫码查看

手机查看

喜欢作者

打赏方式

微信支付微信支付
支付宝支付支付宝支付
×

COMSOL5.0版本中射线光学模块介绍(一)

2020.9.28

最新发布的COMSOL5.0 版本中,新增了用于电磁模拟的射线光学模块。这个可选的附加模块包括几何光学接口,可用于模拟波长远小于模型最小几何实体时的电磁波传播。几何光学接口包含多种特征和可选设定,并且完全支持多物理场仿真。

几何光学、波束包络,或全波电磁场?

COMSOL Multiphysics 中有三个用于电磁波传播的产品:射线光学模块、波动光学模块,以及RF 模块。让我们来看一下这三者的不同之处。

全波电磁场

RF 模块和波动光学模块均提供电磁波,频域接口,通过有限元方法(FEM)求解全波形式的麦克斯韦方程组。这就需要有足够细化的有限元网格来解析电磁波,如下图所示。

金属球散射的全波仿真。电场强度的变化要求在所有部分都使用细化网格。

金属球散射的全波仿真。电场强度的变化要求在所有部分都使用细化网格。

本方法适用于以下场景:我们所感兴趣的解在各方向上都有明显变化,且长度尺度与波长相当。

波束包络

波动光学模块也包括电磁波,波束包络接口,可用于求解全波麦克斯韦方程组的修正形式,同样也使用了有限元方法。波束包络公式需要一个缓慢变化的近似波矢作为输入项。该公式求解的是缓慢变化的电场振幅,而非电磁场本身。

定向耦合器的波束包络仿真。电场强度的逐渐变化支持在该方向上使用非常粗化的网格

定向耦合器的波束包络仿真。电场强度的逐渐变化支持在该方向上使用非常粗化的网格。

波束包络公式的优势在于,可以在传播方向上使用非常粗化的网格。它的局限在于,波矢场必须近似均匀,或在整个模拟域内缓慢变化。不过,在诸如光纤或定向耦合器等的一系列重要光学器件中,情况的确如此。


推荐
关闭