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 ۱۴۰۰ 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.
مدل سازی مسائل نوری بزرگ، با روش گسیل پرتو
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.
آنچه با ماژول اپتیک موج به دست می آورید
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 |
محیط های چند فیزیکه
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 |
برنامه نویسی دستگاه های نوری و جهت دهی اپتیکی موج
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.
pdf آموزش کامل این بخش (زبان اصلی)
