毛片视频免费观看-毛片视频在线免费观看-毛片手机在线视频免费观看-毛片特级-中文亚洲字幕-中文一级片

COMSOL-RF模塊電磁波透射率計算問題的探討

2014-08-12 來源:微波射頻網 作者:COMSOL中國 字號:

透/反射率的計算在電磁波研究中非常常見,計算結果的準確性與材料參數定義,邊界條件的選擇,網格剖分有十分緊密的關系。以下是個人關于電磁波透/反射率計算問題的經驗整理,如有錯漏歡迎指正和補充。

需要計算透/反射率的器件通??煞譃閹追N類型:

1. 波導器件

如各類波導分路器,光纖Bragg光柵,其入射端及出射端都滿足波導模式。當入射及出射端波導滿足端口(Port)內置結構(同軸/矩形),可直接選擇內置的波導類型,如RF案例庫中的H彎波導(h_bend_waveguide)及環形器(lossy_circulator)案例。當波導結構與內置類型不同時,需要首先通過模場分析計算出波導模式,通過Port邊界的Numeric類型耦合到頻域分析中,作為入射條件。如V3.5a及V4中的波導適配器(Wave_adapter)案例,以及在V4.2a中更新的dielectric_slab_waveguide案例,見附件1。

需要說明的是,波導常常支持多個模式,為了保證作為頻域分析邊界條件的模場分布是正確的,可以先進行邊界模式分析,設定查找多個模式,根據模場分布從結果中找到作為入射條件的模式對應的模指數,然后在進行整個模型分析時,把此模指數作為參考值(Search for modes around:),查找模式數(Desired number of modes:)設定為1。以此保證入射條件正確。

對于以上兩種情況,Port邊界內置的S參數可計算出透/反射率,其中S11對應端口1的振幅反射率,S21對應從端口1至端口2的振幅透射率,以此類推。

2. 周期性散射體

如金屬納米天線陣列,光柵,光子晶體,在一或兩個維度上具有周期性。在RF模塊中,完美電/磁導體(PEC/PMC)是完全反射邊界,散射邊界(SBC)、端口(Port)邊界僅對某些角度或分布的光波透明,其他角度的光波均會有一定程度的反射,而PML如果設置恰當可以保證各角度入射波均被吸收。可以想像,如果散射場在邊界上有反射,最終計算出的透射場及反射場會受到影響。邊界的選擇十分重要。此類結構,可用周期性邊界條件,或是根據電/磁場的對稱性用PMC/PEC邊界進行簡化,僅對重復單元進行模擬。目前的解決方案主要有兩種:

a). 入射及出射端采用完美吸收層PML

當入射和出射端均設置為PML時,怎樣定義光源?
在V3.5a版本中,可以通過Port邊界內部一致對作為入射條件,在入射端和出射端進行能流積分來計算透射率及反射率。典型案例是Grating,模型及說明見附件2。

在V4版本中,內部一致對方法不可行(http://www.comsol.com/community/forums/general/thread/11030/),光源可通過背景場定義。透射功率可通過出射端總場能流積分算出,而反射功率可通過入射端散射場能流積分算出。

如果所研究的結構在入射端和出射端是同一種介質,背景場可直接定義為平面波。但是當入射與出射端處于兩種介質中時,比如一個石英板與空氣界面上排列著金屬顆粒,電磁波從空氣入射到界面上,采用一個單獨的平面波作為背景場時,會在出射端的PML邊界上出現不合理的反射這時需要根據Fresnel公式定義出符合界面反射的場分布,或是添加計算背景場的步驟,見(http://www.comsol.com/community/forums/general/thread/16715/)。

針對非均一介質的情形,采用首先計算背景場并結合PML的方法,復現了V4中的Plasmonic Wire Grating案例,當網格最大尺寸為波長的1/20時,與原模型Port邊界計算結果誤差<1%,見附件3。附件4是總部給出的參考模型。

b). 多重Port邊界方法

V4模型庫案例中的Plasmonic Wire Grating,根據一維光柵的衍射光集中于零級及正負一級衍射角度,在同一個邊界上設置多個Port吸收出射光。但是當散射體較為復雜,衍射光可能會在許多角度上存在較強的分布,如晶體在X射線下的Bragg衍射,這時設置多重Port實現吸收并不現實。

3. 單獨散射體,如帶孔的金屬板。

與周期性結構不同之處是外圍區域都需要設置為PML,如案例庫模型Radar Cross Section中的鋁船散射問題。

以上是關于邊界條件選擇及入射條件的定義,PML參數通常情況選擇默認值,外側采用SBC邊界,距離散射體應足夠遠,從計算結果中的場分布可以判斷PML的吸收效果是否充分,如果沒有充分吸收,需要修改參數保證反射足夠低。

此外,在模擬金屬散射體或共振腔結構時網格的剖分十分重要。由于在發生SPP共振時,金屬表面會出現場增強現象,諧振腔處于共振狀態同樣存在這種情況,那么邊界上需要足夠的網格以準確的描述場強的指數衰減,例如銀材料在可見光波段趨膚深度約為20nm,這時需要使趨膚深度以內的網格尺寸遠小于趨膚深度,約在nm量級。如同要看清一幅細節豐富的圖片,需要足夠的分辨率。

此外,對于包含金屬散射體,或是含增益介質的情況,由于COMSOL軟件對于電磁場振幅位相因子的定義方式,當介電常數或折射率虛部為負值時,對應于損耗介質,反之對應于增益介質,如果設置錯誤也會對透射率計算產生不必要的誤差。

本文所用到的 COMSOL電磁波透/反射率計算模型 下載

主題閱讀:COMSOL  電磁波
主站蜘蛛池模板: 日韩欧美在线免费观看| 亚洲伊人精品综合在合线| 欧美日韩激情在线一区| 亚洲色图插插插| 亚洲精品自在在线观看| 一级黄色影片| 亚洲成人黄色网| 涩涩五月天婷婷丁香综合社区| 亚洲美女免费视频| 香蕉久久ac一区二区三区| 四虎影院美女| 亚洲欧美中文日韩v在线观看| 天天色天天| 日本精品久久久久久久| 日韩精品一区二区三区免费视频| 一级毛片成人免费看a| 亚洲高清免费| 特级淫片波多野结衣| 五月天久草| 一本高清在线视频| 亚洲国产中文字幕在线观看| 青青草国产精品久久| 一级毛片免费观看视频| 色噜噜狠狠色综合日日| 天天爱天天做色综合| 欧美日韩国产成人精品| 奇米影视久久| 天天综合天天综合色在线| 一级毛片免费播放| 亚洲黄色a| 日韩欧美一级大片| 污污网站国产精品白丝袜| 欧美精品1区2区| 亚洲欧美成人综合在线| 日本一区二区三区四区五区| 日韩18在线观看| 四虎在线免费播放| 日韩经典在线观看| 午夜免费片在线观看不卡| 瑟瑟综合| 欧美日韩在线精品一区二区三区 |