آموزش کامسول comsol

ماژول موج اپتیکی

wave optics

شبیه سازی و بهینه کردن وسایل اپتیکی

شبیه سازی را می توان برای اعتبارسنجی طرح های سیستم نوری با داده های تجربی و نظری استفاده کرد. با این حال ، روش های شبیه سازی سنتی برای سازه های نوری بزرگ ، که در آن اندازه سازه بسیار بزرگتر از طول موج الکترومغناطیسی است ، می توانند بسیار گران و وقت گیر باشند. Wave Optics ، ماژول افزودنی بر نرم افزار COMSOL Multiphysics® ، یک انتخاب کارآمد برای نیازهای مدل سازی شما در زمینه های نوری است.

ماژول اپتیک موج، شامل یک روش تخصصی انتشار پرتو است که می تواند برای شبیه سازی دستگاه های بزرگ نوری با حجم محاسباتی به مراتب کمتری نسبت به روش های سنتی مورد استفاده قرار گیرد. در این راستا ویژگی هایی برای مدل سازی سیستم های نوری وجود دارد ، مانند قطبش دامنه، که برای انتشار موج غیرخطی مفید است.

کتابخانه مواد شامل روابط پراکندگی برای ضریب شکستهای بیش از 1400 ماده از جمله تعداد زیادی شیشه است که برای لنزها ، مواد نیمه هادی و سایر موارد استفاده می شود.

برای بهینه کردن طرح ها برای دستگاه های فوتونی ، اپتیک یکپارچه ، موجبر نوری ، متصل کننده، فیبر نوری و موارد دیگر ، باید تاثیرات دنیای واقعی را به محاسبه کنید. با استفاده از قابلیت های مدل سازی چند فیزیکی نرم افزار COMSOL® ، می توانید نحوه تاثیر سایر فیزیک ها را ( همانند گرمایش لیزر ، انتقال حامل در نیمه هادی ها و تأثیرات تنش نوری)  را بر روی ساختارهای نوری مطالعه کنید.

آموزش کامسول comsol

ماژول اپتیک موج به یک روش عددی نیاز دارد که بتواند مشکلات پیچیده را مدل سازی و حل کند. روش انتشار پرتو ، بدون تکیه بر تقریبهای سنتی ، میدان الکتریکی منتشر شده که به آرامی تغییر می کند. این روش را می توان  برای شبیه سازی های نوری بزرگ و تجزیه و تحلیل آنها استفاده نمود . توجه شود در این روش برای بررسی هر موج منتشر شده ، به عناصر مشبک(Mesh) بسیار کمتری در مقایسه با روشهای سنتی نیاز است.

روش انتشار پرتو، یک انتخاب کارآمد و قابل اعتماد برای شبیه سازی اپتیک موج است. ماژول Wave Optics یک روش قدرتمند انتشارموج کامل را ارائه می دهد که مبتنی بر گسسته سازی مستقیم معادلات ماکسول است.  به هر جال این روش مبتنی بر روش المان محدود (FEM) هست.

آموزش کامسول comsol

ماژول نوری موج ویژگی هایی را برای مدل سازی نوری موج هنگام ترکیب با عملکرد اصلی پلتفرم نرم افزاری COMSOL Multiphysics® فراهم می کند.

ماژول نوری شامل ابزار زیر، جهت مدل سازی می باشد:

·        دستگاه های فوتونی ·        Photonic devices
·        اپتیک یکپارچه(مجتمع) ·        Integrated optics
·        موجبر نوری ·        Optical waveguides
·        یکسان کننده ·        Couplers
·        فیبرهای نوری ·        Fiber optics
·        کریستال های فوتونی ·        Photonic crystals
·        اپتیک غیرخطی ·        Nonlinear optics
·        تولید هارمونیک با اختلاط فرکانس ·        Harmonic generation with frequency mixing
·        لیزر ·        Lasers
لیزرهای میله ای o   Rod lasers
لیزرهای تخته ای o   Slab lasers
لیزرهای دیسک o   Disk lasers
لیزرهای نیمه هادی o   Semiconductor lasers
گرمایش لیزر o   Laser heating
انتشار پرتو لیزر o   Laser beam propagation
·       پلاسمون ها و دستگاه های پلاسمونیک ·        Plasmons and plasmonic devices
شبکه Gratings
o       توری های فیبر براگ Fiber Bragg gratings
o       توری شش ضلعی Hexagonal gratings
·        پراکندگی Scattering
o       پراکندگی نوری Optical scattering
o       پراکندگی سطح Surface scattering
o       پراکندگی نانوذرات Nanoparticle scattering
·        Polaritons Polaritons
·        دستگاه های ترا هرتز Terahertz devices
·        تقویت کننده Amplifiers
·        لیتوگرافی نوری Optical lithography
·        الکترونیک نوری Optoelectronics
·        سنسورهای نوری Optical sensors
·        ابرماده Metamaterials
·        ذخیره سازی داده های هولوگرافی Holographic data storage
·        گرافن Graphene

به همراه  ماژول نوری ، موارد زیر قابل بررسی است :

  • گرمایش لیزری Laser heating

با اضافه کردن ماژول های بیشتر ، موارد زیر نیز قابل دسترسی هستند:

الکترونیک نوری از جمله فیزیک نیمه هادی Optoelectronics including semiconductor physics
تغییرات مؤلفه ها به دلیل تغییر شکل ساختاری ، تنش و انبساط حرارتی Component performance changes due to structural deformation, stress, and thermal expansion
اثرات الکترو نوری (EO) Electro-optical (EO) effects
اثرات مغناطیس نوری (MO) Magneto-optical (MO) effects
اثرات استرس نوری (SO) Stress-optical (SO) effects
جلوه های صوتی و نوری (AO) Acousto-optical (AO) effects
اشعه نوری همراه شده با موج نوری Ray optics coupled with wave optics

اگر می خواهید ساختار یا دستگاه نوری خود در دنیای واقعی کار کند ، باید بررسی کنید که سایر انواع فیزیک چه تاثیری در آن دارند. اثرات چند فیزیک مختلف با کامسول مولتی فیزیکس ®  و ماژول اپتیک موج به راحتی قابل تجزیه و تحلیل می باشند.

بسیاری از کاربردهای اپتیک موج شامل اثرات فیزیکی مختلفی از جمله انتقال گرما در لیزر ، مکانیک ساختاری در اپتیکال و لیزرهای نیمه هادی است . با استفاده از شبیه سازی چند فازی ، می توانید همه این اثرات فیزیکی را در یک محیط مدل سازی یکپارچه برای تحقیقات جامع شبیه سازی قرار دهید.

آیا یک پدیده فیزیکی دیگری نیز روی محصول نهایی شما تأثیر می گذارد؟ ترکیب و مطابقت ماژول موج اپتیک با هر ماژول دیگری که شما می خواهید و  آن ها در بستر هسته اصلی کامسول قرار دارند امکان پذیر است .این بدان معنی است که روند کار مدلینگ شما ، صرف نظر از حوزه برنامه یا فیزیکی که در حال شبیه سازی هستید ، یکسان خواهد بود.

آموزش کامسول comsol

pdf   آموزش کامل این بخش  (زبان اصلی)