電場分布的案例
利用Matlab處理Lumerical FDTD的三角納米片電場分布仿真結果
FDTD計算得到的電場分布，但是FDTD通過另存為jpg或者截屏所得到的圖片分辨率很低，得到的圖片往往不能直接使用。因此，可以通過腳本輸入到Maltab，然后再利用Matlab處理圖片并輸出。
??但是將數據從FDTD輸出到Matlab中，并不是想象中那么簡單，經歷了好幾次坑，反復摸索之后，得到了一種比較可行的方案，介紹如下。
1. FDTD原始結果
??這里我們選用三角納米片的電場分布仿真結果進行舉例。圖1是FDTD直接輸出的結果（截圖），可以明顯看出，x方向和y方向的比例并不相同，而且不容易調節成比例尺相同，我目前有兩個可行的方案可以解決這個問題，一種是先建立一個方形的圖片，利用簽字筆在電腦屏幕上畫出方形的邊界，然后再反復調節FDTD的圖片，使其邊界和畫出的邊界重合；第二種方案相對更精準也更方便，借用Snipaste截圖軟件創建一個方形的貼圖，這個好處是這個貼圖可以一直置于頂層，然后再調節FDTD中圖片的邊界即可。這兩種方案都是調節好之后進行截圖，因為直接另存，FDTD輸出的圖片更加模糊，而且也沒有在FDTD Solutions軟件中找到可以設置分辨率的選項（FDTD Solutions版本為2018版），因此可以使用高分辨率截圖軟件或者較高分辨率的軟件，然后將圖片放到PS或者AI中進行分辨率的進一步調節。FDTD中能夠調節的著實比較少，很有必要繼續調整。
2. FDTD結果導出到Matlab
??FDTD數據導入到Matlab主要參考Lumerical官網的介紹文檔matlabsave。
??
展開 手摸手教你入門ansys maxwell | 銅線電場分布
查看電壓分布：
seletion mode為objects情況下，ctrl+A選中所有對象；右鍵 -> field -> voltage
2. 查看電場分布
多個plot可以修改可見屬性
文章來源：智善CAE共創未來
500 kV SF6電流互感器主絕緣故障的仿真分析
3.3 仿真結果
3.3.1 正常工況下的電場計算結果
電流互感器運行在系統最高電壓550 kV下，對氣室、一次載流導體、高壓屏蔽筒加載
的峰值電壓，對二次屏蔽罩、二次引線管加載0 kV電壓，中間分壓屏設置為懸浮電極，選用時諧電場求解器進行求解。
為保證盆式絕緣子及金屬嵌件螺母表面場強分布的準確性，對盆式絕緣子進行細化的網格剖分，最大網格剖分尺寸為2 mm。
正常運行時，盆式絕緣子凸面、凹面的電位和電場分布的仿真結果如下圖所示。
（a）凸面電位分布圖
（b）凸面電場分布圖
（c）凹面電位分布圖
（d）凹面電場分布圖
盆式絕緣子凸、凹面電位、電場分布
盆式絕緣子表面電場分布不均勻，最大場強出現在凸面的頸部，最大值約為2.34 kV/mm；凹面場強較低，最大場強出現在靠近二次屏蔽罩部位，最大值約為1.65 kV/mm；
盆式絕緣子上下安裝面內置了金屬嵌件螺母，用于法蘭面的聯接，電場分布的仿真結果如下圖所示，上部金屬嵌件螺母端部電場強度最大值約為6.64 kV/mm，下部的金屬嵌件螺母端部電場強度最大值約為4.82 kV/mm。
（a）盆式絕緣子
（b）沉頭螺母處
盆式絕緣子上、下部沉頭螺母處的電場分布
按照業內盆式絕緣子的場強設計要求，環氧樹脂內部及嵌件允許的長期工作場強范圍為3.0~5.0 kV/mm[4]，從計算結果看出，下部的金屬嵌件螺母場強在上述場強設計要求范圍內，但上部的金屬嵌件螺母場強高于上述場強設計值要求，由此可見，該電流互感器盆式絕緣子的金屬嵌件設計存在優化空間。
展開 基于comsol進行等離子體缺陷的二維微結構電磁調制仿真
圖1（a）無點缺陷光子晶體結構建模；（b）設置等離子體二維點缺陷結構建模
基于上述模型建立，對于此二維結構仿真，波源采用端口激勵，波沿Y軸傳播TE模式，電場沿著Z軸振動。為了計算結果的準確，對于此模型中的TM波，沿X軸的兩個邊界處設為完美磁導體，可以用來模擬Ｘ軸方向上無限多層。
通過物理場控制網格劃分后，對于原始二維光子晶體結構在6 GHz~16.2 GHz下進行電磁仿真，仿真結果如圖2所示。仿真結果表明該結構在8~10 GHz和15.2~16 GHz下展現出兩個近零透過率的禁帶頻段，實現了較好的電磁調制。并由禁帶頻率9 GHz下電場分布解析可知，禁帶頻段下，特定波長電磁波無法透過該光子晶體結構，進而展現出極低透射率。
圖2 原始狀態下二維光子晶體全頻段透射率仿真及禁帶頻率下電場分布圖
為進一步探究光子晶體禁帶效應產生機制，通過Comsol軟件對特定頻段下電場分布狀態進行分析，分析結果如圖3所示。在高透過率頻率下，電場實現從發射端到吸收端的穿透分布，展現透過率“開”狀態。而在禁帶頻率下，電場僅集中于發射端，無法實現穿透，進而展現透過率“關”狀態。
圖3 原始狀態下二維光子晶體不同頻率下電場分布圖
通過在光子晶體結構中設置等離子體點缺陷，對該結構在6 GHz~16.2 GHz下的響應行為進行仿真分析，結果如圖4所示。仿真結果表明該結構在兩個禁帶頻段中的9 GHz和15.4 GHz附近出現了明顯的特征透過峰，實現了高效的電磁調制性能。
圖4基于等離子體二維點缺陷的光子晶體全頻段透射率仿真
為進一步解析該調制理論，本文對特征頻率下電場分布進行了仿真，仿真結果如圖5所示。
展開 
【知識分享】晶振為什么不能放置在PCB邊緣？
通過排除法，發現去掉攝像頭后，超標點依然存在，而通過屏蔽12MHz晶體，超標點有降低，由此判斷144MHz超標點與晶體有關，PCB布局如下：
圖2：PCB布局圖
2、輻射產生原理
從PCB布局可以看出，12MHz的晶體正好布置在了PCB邊緣，當產品放置于輻射發射的測試環境中時，被測產品的高速器件與實驗室中參考地會形成一定的容性耦合，產生寄生電容，導致出現共模輻射，寄生電容越大，共模輻射越強；而寄生電容實質就是晶體與參考地之間的電場分布，當兩者之間電壓恒定時，兩者之間電場分布越多，兩者之間電場強度就越大，寄生電容也會越大，晶體在PCB邊緣與在PCB中間時電場分布如下：
圖3：PCB邊緣的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖
圖4：PCB中間的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖
??最近發現一個不錯的公眾號，推薦給大家
從圖中可以看出，當晶振布置在PCB中間，或離PCB邊緣較遠時，由于PCB中工作地（GND）平面的存在，使大部分的電場控制在晶振與工作地之間，即在PCB內部，分布到參考接地板的電場大大減小，導致輻射發射就降低了。
3、處理措施
將晶振內移，使其離PCB邊緣至少1cm以上的距離，并在PCB表層離晶振1cm的范圍內敷銅，同時把表層的銅通過過孔與PCB地平面相連。經過修改后的測試結果頻譜圖如下，從圖可以看出，輻射發射有了明顯改善。
4、思考與啟示
高速的印制線或器件與參考接地板之間的容性耦合，會產生EMI問題，敏感印制線或器件布置在PCB邊緣會產生抗擾度問題。
展開 晶振為什么不能放置在PCB邊緣？
通過排除法，發現去掉攝像頭后，超標點依然存在，而通過屏蔽12MHz晶體，超標點有降低，由此判斷144MHz超標點與晶體有關，PCB布局如下：
圖2：PCB布局圖
2、輻射產生原理
從PCB布局可以看出，12MHz的晶體正好布置在了PCB邊緣，當產品放置于輻射發射的測試環境中時，被測產品的高速器件與實驗室中參考地會形成一定的容性耦合，產生寄生電容，導致出現共模輻射，寄生電容越大，共模輻射越強；而寄生電容實質就是晶體與參考地之間的電場分布，當兩者之間電壓恒定時，兩者之間電場分布越多，兩者之間電場強度就越大，寄生電容也會越大，晶體在PCB邊緣與在PCB中間時電場分布如下：
圖3：PCB邊緣的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖
圖4：PCB中間的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖
從圖中可以看出，當晶振布置在PCB中間，或離PCB邊緣較遠時，由于PCB中工作地（GND）平面的存在，使大部分的電場控制在晶振與工作地之間，即在PCB內部，分布到參考接地板的電場大大減小，導致輻射發射就降低了。
3、處理措施
將晶振內移，使其離PCB邊緣至少1cm以上的距離，并在PCB表層離晶振1cm的范圍內敷銅，同時把表層的銅通過過孔與PCB地平面相連。經過修改后的測試結果頻譜圖如下，從圖可以看出，輻射發射有了明顯改善。
4、思考與啟示
高速的印制線或器件與參考接地板之間的容性耦合，會產生EMI問題，敏感印制線或器件布置在PCB邊緣會產生抗擾度問題。
如果設計中由于其他一些原因一定要布置在PCB邊緣，那么可以在印制線邊上再布一根工作地線，并多增加過孔將此工作地線與工作地平面相連。
展開 晶振為什么不能放置在PCB邊緣？
通過排除法，發現去掉攝像頭后，超標點依然存在，而通過屏蔽12MHz晶體，超標點有降低，由此判斷144MHz超標點與晶體有關，PCB布局如下：
圖2：PCB布局圖
2、輻射產生原理
從PCB布局可以看出，12MHz的晶體正好布置在了PCB邊緣，當產品放置于輻射發射的測試環境中時，被測產品的高速器件與實驗室中參考地會形成一定的容性耦合，產生寄生電容，導致出現共模輻射，寄生電容越大，共模輻射越強；而寄生電容實質就是晶體與參考地之間的電場分布，當兩者之間電壓恒定時，兩者之間電場分布越多，兩者之間電場強度就越大，寄生電容也會越大，晶體在PCB邊緣與在PCB中間時電場分布如下：
圖3：PCB邊緣的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖
圖4：PCB中間的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖
從圖中可以看出，當晶振布置在PCB中間，或離PCB邊緣較遠時，由于PCB中工作地（GND）平面的存在，使大部分的電場控制在晶振與工作地之間，即在PCB內部，分布到參考接地板的電場大大減小，導致輻射發射就降低了。
3、處理措施
將晶振內移，使其離PCB邊緣至少1cm以上的距離，并在PCB表層離晶振1cm的范圍內敷銅，同時把表層的銅通過過孔與PCB地平面相連。經過修改后的測試結果頻譜圖如下，從圖可以看出，輻射發射有了明顯改善。
4、思考與啟示
高速的印制線或器件與參考接地板之間的容性耦合，會產生EMI問題，敏感印制線或器件布置在PCB邊緣會產生抗擾度問題。
如果設計中由于其他一些原因一定要布置在PCB邊緣，那么可以在印制線邊上再布一根工作地線，并多增加過孔將此工作地線與工作地平面相連。
文章來源：電子設計聯盟
展開 干貨｜實例分析：晶振為什么不能放置在PCB邊緣？
通過排除法，發現去掉攝像頭后，超標點依然存在，而通過屏蔽12MHz晶體，超標點有降低，由此判斷144MHz超標點與晶體有關，PCB布局如下：
圖2：PCB布局圖
輻射產生原理
從PCB布局可以看出，12MHz的晶體正好布置在了PCB邊緣，當產品放置于輻射發射的測試環境中時，被測產品的高速器件與實驗室中參考地會形成一定的容性耦合，產生寄生電容，導致出現共模輻射，寄生電容越大，共模輻射越強；而寄生電容實質就是晶體與參考地之間的電場分布，當兩者之間電壓恒定時，兩者之間電場分布越多，兩者之間電場強度就越大，寄生電容也會越大，晶體在PCB邊緣與在PCB中間時電場分布如下：
圖3：PCB邊緣的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖
圖4：PCB中間的晶振與參考接地板之間的電場分布示意圖
從圖中可以看出，當晶振布置在PCB中間，或離PCB邊緣較遠時，由于PCB中工作地（GND）平面的存在，使大部分的電場控制在晶振與工作地之間，即在PCB內部，分布到參考接地板的電場大大減小，導致輻射發射就降低了。
處理措施
將晶振內移，使其離PCB邊緣至少1cm以上的距離，并在PCB表層離晶振1cm的范圍內敷銅，同時把表層的銅通過過孔與PCB地平面相連。
展開 Ansys Lumerical | 對鐵電波導調制器進行仿真應用
說明
在本例中，我們仿真了使用BaTiO2的鐵電波導調制器，BaTiO2是一種折射率因外加電場而發生變化的材料。該器件的結構基于文獻[1]。我們模擬并分析了給定工作頻率下波導調制器的有效折射率與電壓的關系。
背景
鐵電波導由硅層和玻璃襯底上的BiTiO3（也稱為BTO）層組成。BiTiO3晶體的取向為晶體的[011]方向平行于光傳播方向（y方向），[001]方向沿著z方向。BiTiO3層的頂部的非晶硅可以形成脊波導結構，可以限制橫向（x方向）的光分布。金電極觸點被放置在離非晶硅脊波導兩側1μm遠的地方。
在本案例中，我們首先使用CHARGE求解器模擬不同偏置電壓下，波導橫截面上的電場分布。然后，我們根據對應的電場分布變化來計算BiTiO3材料折射率的變化，并模擬分析出不同偏置電壓下波導的有效折射率。
步驟一：用CHARGE模擬電場分布
在建立好模型后，我們將陰極觸點設置為定值0 V，陽極觸點設置為掃描模式，掃描范圍為1-5 V，掃描點間隔為0.5 V。
設置完成后，運行仿真程序將自動進行模式，掃描結果將由電場監視器記錄并將數據保存在WG_Efield.mat文件中。
步驟二：使用MODE分析有效折射率
為了計算不同電壓下鐵電波導的有效折射率，我們需要使用MODE模塊中的FDE求解器。FDE求解器可以分析出各類波導橫截面上的導模和導模對應的各類光學參數，因此在本步驟中，我們可以使用FDE求解器分析出鐵電波導橫截面有效折射率與偏置電壓的關系圖。首先，我們將上一步中得到的包含不同偏置電壓下電場分布的WG_Efield.mat文件，通過預留的接口導入到FDE求解器中，如下圖所示。
展開 026 – FDTD超表面折射率傳感器（僅模型文件，120元） ￥120
計算的內容和結果：
1、X-雙環結構的透射率
上：文獻中的圖，下：本案例的結果 ??
2、三個不同波長的電場分布
上：文獻中的圖，下：本案例的結果 ??
3、三個不同波長的電荷分布
上：文獻中的圖，下：本案例的結果 ??
4、四種不同結構的透射率對比
上：文獻中的圖，下：本案例的結果 ??
5、不同結構的電場分布對比
上：文獻中的圖，下：本案例的結果 ??
6、不同結構的電荷分布對比
上：文獻中的圖，下：本案例的結果 ??
7、不同棒長度的透射率對比
左：文獻中的圖，右：本案例的結果 ??
8、不同環間距的透射率對比
左：文獻中的圖，右：本案例的結果 ??
9、不同結構寬度的透射率對比
左：文獻中的圖，右：本案例的結果 ??
10、不同結構周期的透射率對比
左：文獻中的圖，右：本案例的結果 ??
11、不同環數量的透射率對比
左：文獻中的圖，右：本案例的結果 ??
12、中間“X”結構不同角度的透射率對比
左：文獻中的圖，右：本案例的結果 ??
13、不同環境折射率的電場分布對比
上：文獻中的圖，下：本案例的結果 ??
14、不同環境折射率時的靈敏度曲線對比
上：文獻中的圖，下：本案例的結果 ??
再次提醒：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，也不附帶答疑指導。
展開 陡波試驗尋找合成絕緣子內部缺陷有效性的檢驗----ANSYS—Emag
4000kV/ s時由于此時外絕緣的干閃電壓較高
在緊靠高壓電極處尤其是當高壓電極為1mm厚
20mm寬的銅片時固體絕緣中的場強值已有可能
超過材料的擊穿強度從而可能造成正常絕緣子
的損壞故建議陡波試驗標準中應考慮規定施加
電壓陡度的上限值
2高壓金具端部前方有導電通道故障的試
件表1中序號12其分布特點是導電性通道
將高電位引向故障區域同時在通道尖端處產生極
高的場強故障通道發展得愈長尖端處的場強值
萬方數據
第27卷 第1期電 網 技 術43
愈高例如500mm長試件導電通道分別為50mm
和100mm時當施加1000kV/ s陡度的沖擊電壓
干閃電壓為650kV時金屬性導電通道故障尖端
處最大場強分別為82.5kV/mm及247.6kV/mm已
大大超過硅橡膠材的擊穿場強這些試件在陡波試
驗中均發生了擊穿即是驗證對端部故障通道為半
導電性的絕緣子表1中3也能從圖2中看出電
位分布的改變且其尖端處的場強也有很高的數
值在陡波試驗中亦會發生擊穿
實線1加壓初始狀態時的電場分布
虛線2當干弧發展到金屬絲上方時的電場分布
圖4 中部有導電性通道(φ1.5100mm金屬絲)故障的
絕緣子沿軸向場強分布圖
Fig. 4 The electric field intensity distribution along
the axes of the insulator with conductive channel fault
in the midst
曲線為當干弧發展到接近金屬絲時的電場分布
圖5 中部有導電性通道(φ1.5100mm金屬絲)故障的
絕緣子沿軸向場強分布圖
Fig. 5 The electric field intensity distribution along
the axes of the insulator with conductive channel fault
展開 
036 – FDTD納米線的光散射（僅模型文件，免費）
15、 右擊field→Visualize→E還可以看到電場分布，如下圖所示。
16、 用matlab打開“Scattering_of_nanorod.m”，如下圖點擊紅框中的“運行”，即可得到解析計算的散射截面，與FDTD仿真的曲線完全一致。
Ansys Zemax | 在OpticStudio中模擬高階激光光束
所選擇的解將描述光束的初始電場分布，然后使用物理光學傳播(POP)對光束的后續傳播進行建模。
Hermite-Gaussian模型
對于矩形對稱的激光諧振腔，即矩形增益孔徑的激光諧振器，用Hermite-Gaussian模型給出了傍軸波動方程的合適解。這些模式的電場分布可以用Hermite多項式表示。這種模式可以在OpticStudio中使用POP設置對話框中內置的“高斯束腰”光束定義建模:
這種模式的基本輸入是束腰在X和Y上的寬度和在X和Y上的階數。以上設置演示如何模擬在X和Y方向上具有相同束腰寬度的(0,0)模式,對應于一個單模高斯光束。然而，輸入光束也可以是在X和Y上不對稱的高階Hermite-Gaussian光束，例如:
Hermite-Gaussian模型通常被稱為TEMm,n模，其中m是光束在X中的階數，n是光束在Y中的階數。同樣，高斯光束是TEM00模光束。
關于“高斯束腰”光束定義的輸入參數的進一步描述可以在幫助系統中“關于物理光學傳播”一節中找到。
Laguerre-Gaussian模型
對于圓柱對稱的激光諧振腔設計，即具有圓形增益孔徑的激光諧振腔，用Laguerre-Gaussian模型給出了傍軸波動方程的合適解。這些模態的電場分布可以用Laguerre多項式表示。這些模式可以在OpticStudio中使用安裝OpticStudio時提供的“Laguerre beam”DLL建模:
該模型的輸入是波束在徑向(n)和方位角(l)方向的階數、波束腰(wo)和模態旋轉角(phi0)。
展開 納米粒子自組裝制備2D準納米片的普適性方法
圖8 2D二元QNS的光學性質及其應用
a) 玻璃基底上的Pd-Pt QNS在波長為365nm的入射光的近場電場分布；
b) 玻璃基底上的Pd-Pt QNS在波長為485nm的入射光的近場電場分布；
c) 玻璃基底上的Pd-Pt QNS在波長為532nm的入射光的近場電場分布；
d) 玻璃基底上的Pd-Pt QNS在波長為633nm的入射光的近場電場分布；
e) 玻璃基底上的Pd-Pt QNS在波長為785nm的入射光的近場電場分布；
f,g) Pd-Pt QNS與2 × 10-6 M羅丹明B(RB)的拉曼光譜和拉曼峰信號強度。
【小結】
綜上所述，作者開發出一種利用NP自組裝制備新型2D QNS的普適方法。 上述2D QNS橫向尺寸高達數微米，厚度高達幾納米。此外，上述2D QNS獨立存在并且在不同的溶劑中保持完整而無解構現象。配體是介導NP組裝以形成2D QNS的重要因素。利用該工作中提出的普適過程，作者以各種NP制備了不同的2D一元、二元、三元和四元QNS。具有不同成分的NP的組裝存在有趣的特性。正如在SERS的初步試驗中所證明的，Pd-Pt QNS具有增強的拉曼信號，并且有望用于痕量分析物的檢測。因此，該工作為利用組裝技術探索和設計2D功能納米片開辟了新的視野。
文獻鏈接：Generalized preparation of 2D quasi-nanosheets via self-assembly of nanoparticles (J. Am. Chem. Soc., 2019, DOI: 10.1021/jacs.8b12415)
來源：材料人
展開 037 – COMSOL納米線的光散射（僅模型文件，免費）
037 – COMSOL納米線的光散射（僅模型文件，免費）
基本介紹：
主要內容：本案例通過matlab解析和COMSOL模擬分別計算了半徑100 nm的納米線對TM光的散射截面，兩者完全吻合；
基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.4 (5.4.0.225)；
計算所需的內存：4 GB；
涉及的內容：自定義方程、組件耦合-積分 等；
繪制了：散射截面隨波長的關系、電場分布；
本案例僅包含模型文件，但有一個文字版的建模過程詳解。本案例不附帶答疑指導。
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，用TM偏振的平面光照射一根無限長的介質納米線，納米線的半徑為100 nm，折射率為2。本案例用COMSOL模擬了400 ~ 800 nm波長范圍內的光散射截面以及電場分布，并將結果與matlab解析計算的散射截面相比較。
計算的內容和結果：
1、散射截面。左：COMSOL模擬的結果，右：用matlab解析計算出來的結果 ??
2、COMSOL模擬的400nm處的電場分布 ??
免費案例，模型文件請從附件中下載：
037-COMSOL納米線的散射（僅模型文件）.zip
文字版建模過程詳解：
1. 雙擊圖標打開COMSOL軟件，然后按照模型向導新建一個工程文件，即：模型向導→二維→電磁波，頻域→波長域→完成，如下圖
2. 在“幾何1”的設置中將長度單位改為nm，方便待會兒修改數值
3. 右擊“幾何1”，增加一個圓，將其半徑改為100nm
4.
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