COMSOL光學(xué)的案例
什么是光學(xué)計算？如何在 COMSOL 中分析光學(xué)計算器件
一個光學(xué) n×m 矩陣乘法裝置由兩個酉矩陣乘法核心和一個衰減器陣列組成。
總之，我們擁有構(gòu)建用于一般 n×m 矩陣乘法的光學(xué)系統(tǒng)所需的所有要素。文末將提供一個 n×n 矩陣乘法系統(tǒng)的建模示例鏈接。該模型可用作構(gòu)建更復(fù)雜的 n×m 矩陣的靈感。
結(jié)束語
在這篇文章中，我們?yōu)槟故玖巳魏?n×m 矩陣都可以分解為多個 2×2 酉子矩陣和一個對角矩陣的乘積。這樣就能夠使用一系列馬赫-曾德爾調(diào)制器構(gòu)建用于一般矩陣乘法的光網(wǎng)絡(luò)。另外，我們還介紹了使用集成低損耗硅光子進(jìn)行光學(xué)計算的優(yōu)勢。
未來的手機(jī)和電腦會由光學(xué)或光子處理器驅(qū)動嗎？這有待觀察，沿途還有許多技術(shù)難關(guān)需要攻克。可以肯定的是，多物理場仿真是復(fù)雜光學(xué)計算系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)化的重要組成部分。如本文案例所示，COMSOL Multiphysics 中的波束包絡(luò)法功能特別適用于模擬時間快速和存儲效率良好的大型光學(xué)模型。它還能夠模擬整個光學(xué)系統(tǒng)，這在考慮其它物理效應(yīng)時至關(guān)重要，例如不均勻的溫度梯度或機(jī)械變形。
本文來自：COMSOL博客
展開 在 COMSOL 中對自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行仿真
這種鏡子可以作為一個光學(xué)反射裝置使用。為了創(chuàng)造弧形表面或類似彈簧的結(jié)構(gòu)，MEMS 設(shè)備制造商有時會使用電鍍工藝在微鏡中引入殘余應(yīng)力。這個案例演示了如何建立這樣的模型，并在模型中包括了初始應(yīng)力和應(yīng)變。此外，該模型還演示了不同材料的變形結(jié)構(gòu)有什么不同，例如鋁和鋼。
鋁的微鏡變形和剝離。
鋼的微鏡變形和剝離。
在你的模型中模擬光學(xué)器件
COMSOL Multiphysics 還提供了許多用于光學(xué)仿真的其他功能，以及與機(jī)械、熱耦合仿真的功能，或模擬其他 MEMS 元件的功能。
波動光學(xué)模塊提供的波束包絡(luò)法專用工具，可用于模擬光學(xué)介質(zhì)中的高頻電磁波。您也可以將結(jié)構(gòu)力學(xué)與波動光學(xué)仿真相結(jié)合來進(jìn)行模擬，就像這個腔體模型或波導(dǎo)仿真案例中。
新的射線光學(xué)模塊可用于建立光在光學(xué)介質(zhì)和設(shè)備中的傳播模型，其中電磁波被看作射線。我們還有許多包括角隅反射器模型或牛頓望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中的光線傳播建模在內(nèi)的許多射線光學(xué)仿真案例供您參考，可在 COMSOL 官網(wǎng)下載。
本文內(nèi)容來自 COMSOL 博客
展開 Comsol光熱和射線光學(xué)耦合 ￥1600
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學(xué)耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p><br></p><p>微顆粒受到光照射加熱周圍油液，周圍油液受熱折射率發(fā)生改變，同時導(dǎo)致入射光線偏折，散焦。</p><p><br></p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202012/d4afe1410bf245aa9d026db4e226b522.gif" alt="2222.gif"></p><p><br></p><p>該案例嘗試使用comsol進(jìn)行微顆粒的光熱和射線光學(xué)耦合，動圖如上展示的。</p><p><br></p><p><br></p>
展開 如何在 COMSOL 中建立線性和非線性光學(xué)模型
在這種情況下，折射率可以定義為所施加電場的二次函數(shù)，如下所示:
線性和非線性光學(xué)建模的總結(jié)性思考
本文討論了不同的光學(xué)材料，如 KDP、BK-7、LiNbO
3
、CdTe 和外電場下的硅。
這些材料表現(xiàn)出不同的線性和非線性現(xiàn)象，例如 SHG 效應(yīng)、自聚焦效應(yīng)以及線性和二次電場效應(yīng)。
我們還研究了這些材料在激光工程領(lǐng)域、濾波器設(shè)計和光開關(guān)中的應(yīng)用。
本文來自 ：COMSOL 博客
基于comsol的光學(xué)環(huán)形波導(dǎo)諧振腔，三環(huán)諧振
三圓環(huán) 波導(dǎo)諧振.rar
（轉(zhuǎn)載至：百度百科、comsol官網(wǎng)）
最簡單的光環(huán)諧振器由直波導(dǎo)和環(huán)形波導(dǎo)組成。波導(dǎo)互相靠近放置，使得光在兩個結(jié)構(gòu)之間相互影響。如果環(huán)周圍的傳播長度是波長的整數(shù)倍，則場發(fā)生諧振，并在環(huán)中形成一個強(qiáng)場。
一部分光在環(huán)形波導(dǎo)周圍傳播后，重新與直波導(dǎo)耦合，并干涉入射光。在諧振時，可以獲得完全相消干涉，而沒有透射光，使得光環(huán)諧振器成為理想陷波濾波器，阻止諧振波長的光。
光環(huán)諧振器是光子集成電路中具有研究價值的構(gòu)件。由于在硅光子等集成電路中具有高折射率對比度，因此可以制造非常小的電路。
本次模型，三環(huán)波導(dǎo)諧振腔，設(shè)置了不同的半徑R，三個圓環(huán)將在不同的三個波長下出現(xiàn)諧振耦合，如下動圖中出現(xiàn)的波峰。
模型文件在文中開頭，需要的可以下載，加密文件如需密碼可以私信我。謝謝。
展開 基于comsol的熱流光學(xué)耦合的紋影法仿真 ￥1600
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學(xué)耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p><br></p><p> 紋影法一種常用的光學(xué)觀測方法。其基本原理，是利用光在被測流場中的折射率梯度正比于流場的氣流密度進(jìn)行測量，廣泛用于觀測氣流的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E8%BE%B9%E7%95%8C%E5%B1%82/4859516" rel="noopener noreferrer" target="_blank">邊界層</a>、燃燒、<a href="https://baike.baidu.com/item/%E6%BF%80%E6%B3%A2/825784" rel="noopener noreferrer" target="_blank">激波</a>、氣體內(nèi)的冷熱對流以及風(fēng)洞或水洞流場。</p><p> 原理：利用光在被測流場中的折射率梯度正比于流場的氣流密度的原理，將流場中密度梯度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)橛涗浧矫嫔舷鄬鈴?qiáng)的變化，使可壓縮流場中的激波、壓縮波等密度變化劇烈的區(qū)域成為可觀察、可分辨的圖像，從而記錄下來。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202101/85558facf5fd4d63b506f2433da4251d.gif"></p><p><br></p><p><br></p><p>此次用comsol搭建一個簡單的紋影法的光路，在凹面鏡的焦距前方發(fā)射光源 ，在焦距后方接收。
展開 技術(shù)鄰周報Q9：CAD/二次開發(fā)/COMSOL/光學(xué)/moldflow/優(yōu)化設(shè)計/LS-DYNA/復(fù)合材料/Python
2、基于COMSOL的流固耦合微泵輸運細(xì)胞仿真分析
作者：琳泓comsol
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1809491
微泵作為微流體系統(tǒng)的“心臟”，是微流體輸送的動力源，也是微流體系統(tǒng)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。作為一種重要的微型執(zhí)行部件，微泵還可廣泛應(yīng)用于藥物輸送、血液運輸、DNA合成、電子冷卻系統(tǒng)、微全分析系統(tǒng)、微型燃料電池、微型衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)等領(lǐng)域，具有巨大的市場應(yīng)用前景。
3、光波導(dǎo)：主流AR眼鏡的核心顯示技術(shù)
作者：
上海安世亞太
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1809511
隨著主流AR設(shè)備微軟HoloLens2、Magic Leap One等對光波導(dǎo)技術(shù)的采用和設(shè)備量產(chǎn)，以及AR光學(xué)模組廠商DigiLens、耐德佳、靈犀微光等近期融資消息的頻繁披露，導(dǎo)致光波導(dǎo)的討論熱度也持續(xù)增加了不少。
4、免噴涂材料中出現(xiàn)“新款”注塑缺陷，moldflow居然無法預(yù)測
作者：
國高材高分子材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1809585
注塑材料的發(fā)展中，慢慢的免噴涂材料開始登場。一般是將顏色做亮或者是添加其余粉末來改善塑料材料的本身外觀特征，或者是提升材料本身的物性。最近在新開發(fā)的免噴涂材料中發(fā)現(xiàn)了原來并沒有出現(xiàn)過的問題。
展開 【6月11日項目懸賞】
【單號6382】
預(yù)算范圍：5000
使用軟件：abaqus umat
需求描述：無定形聚合物BPA模型boyce1988年發(fā)表 umat編寫
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【單號6391】
預(yù)算范圍：500-800
使用軟件：abaqus
需求描述：論文里的本構(gòu)模型，利用abaqus編寫UMAT子程序
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【單號6341】
預(yù)算范圍：1500
試用軟件：abaqus
需求描述：八分之一石墨烯包裹碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基單胞模型，加對稱邊界條件，石墨烯和鋁之間加一層cohesive單元觀察脫粘，加周期性邊界條件，加載荷得到應(yīng)力應(yīng)變云圖和曲線，基體jc損傷，石墨烯橫觀各項同性，碳化硅當(dāng)做線彈性的（八分之一模型不能加周期性邊界條件就一個正方體包一個球）
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【單號6383】
預(yù)算范圍：1000
使用軟件：abaqus
需求描述：關(guān)于船撞有限元模擬
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【單號6355】
預(yù)算范圍：500
需求描述：用COMSOL光學(xué)模塊仿真光纖法珀腔的光譜等光學(xué)特性，模型簡單
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下載“技術(shù)鄰”APP，或點擊鏈接查看所有派單： http://www.yqgqt.org.cn/requirement/more
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展開 成像系統(tǒng)雜散光分析，詳解鏡頭雜散光解決方案新進(jìn)展
任何光學(xué)系統(tǒng)都會存在雜散光，成像系統(tǒng)雜散光是可見光光學(xué)系統(tǒng)中需要重點分析的雜散光來源之一，預(yù)期設(shè)計的光線經(jīng)過折射光學(xué)元件的過程中，會有少量的非預(yù)期光線經(jīng)過散射、反射也到達(dá)像面，對正常光路成像產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)的過程中為保證系統(tǒng)的正常運行，要盡可能將雜散光降低。
7月11日，Ansys 將推出「成像系統(tǒng)雜散光工作流更新」主題網(wǎng)絡(luò)研討會，介紹Ansys鏡頭雜散光解決方案的新進(jìn)展，使用Zemax OpticStudio、Speos和Lumerical綜合考量鏡頭和CMOS特性，通過光線追跡、序列檢測等方法分析雜光來源，并對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。
講師：
馬鎏學(xué) | Ansys 高級應(yīng)用工程師
Ansys 高級應(yīng)用工程師。參與過汽車、航空、電子領(lǐng)域客戶光學(xué)方案的咨詢和技術(shù)支持。目前負(fù)責(zé)Ansys SPEOS技術(shù)工作。
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技術(shù)鄰專注于工科技術(shù)社區(qū)，從最早的CAE技術(shù)社區(qū)（中國CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來，在CAE領(lǐng)域有20年的教學(xué)和咨詢服務(wù)經(jīng)驗。
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展開 電子后視鏡（CMS）和駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)(DMS)光學(xué)仿真解決方案
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展開 Ansys Speos結(jié)合optiSLang進(jìn)行光導(dǎo)優(yōu)化設(shè)計
時間：7月16日 16:00-17:00
講師：
孫鴻燁 | Ansys 高級應(yīng)用工程師
Ansys Speos 應(yīng)用工程師，2014年開始從事Speos光學(xué)技術(shù)工作至今，負(fù)責(zé)Ansys Speos光學(xué)仿真軟件，為客戶提供整車內(nèi)飾光學(xué)仿真驗證以及汽車外部照明模擬分析等，多次參與汽車、航空人機(jī)工效分析項目，有豐富的設(shè)計仿真經(jīng)驗。
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展開 
懸浮成像技術(shù)與VR，Ansys Speos光學(xué)在手機(jī)背殼立體成像中的應(yīng)用
時間：7月18日 16:00-17:00
講師：
李宏宇 | Ansys高級應(yīng)用工程師
華中科技大學(xué)，光電信息工程專業(yè)，法國斯特拉斯堡大學(xué)光學(xué)工程博士。2021年加入Ansys中國。現(xiàn)負(fù)責(zé) Ansys Speos技術(shù)支持和相關(guān)業(yè)務(wù)開發(fā)工作。
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波長選擇周期性互補(bǔ)諧振譜數(shù)值仿真分析 ￥500
<p>本案例基于COMSOL軟件的射頻光學(xué)模塊，仿真了一腔體結(jié)構(gòu)的諧振反射譜，幾何模型如圖1所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/d46cd3ecfe4f4a3e9df5c874664e4a7d.png" alt="Untitled13.png"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/845d509ee10047e5ad93d7bb1cbf3df1.png" alt="Untitled12.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p> 采用COMSOL中射頻光學(xué)模塊，并進(jìn)行波長域的求解，求解波長范圍為600nm~2000nm，仿真結(jié)果如圖2所示。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/943a5c893bc54c1c840c05850d6419df.gif" title="Untitled1.gif" alt="Untitled1.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/943a5c893bc54c1c840c05850d6419df.gif?
展開 COMSOL光器件仿真，掌握這些控制方程和邊界條件就夠了
COMSOL的波動光學(xué)模塊就是通過計算由麥克斯韋方程組得出的偏微分方程來仿真各類光器件。
COMSOL波動光學(xué)模塊頻域分析的控制方程
三、光子時代的到來
1960年，第一臺紅寶石激光器誕生，之后又陸續(xù)制成了氦氖激光器、砷化鎵半導(dǎo)體激光器等各種激光器。當(dāng)代光器件中，激光是主要的光源。要產(chǎn)生激光，必須滿足粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和增益大于損耗這兩個條件。諧振腔是激光器的重要組成部分，它可以使激光具有良好的方向性和相干性。COMSOL的特征頻率分析可以計算各類激光器諧振腔的基模和高階模場分布，為激光器的設(shè)計提供了強(qiáng)有力的工具。
對稱激光腔中的高階模
華裔科學(xué)家高錕博士在1966年發(fā)表的一篇論文奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。1970年，低損耗的石英光纖制造成功，光通信的時代到來了。光纖通信利用了光的全反射原理，即使光的入射角超過某一角度時，沒有折射只有反射，這樣所有的光就限制在了光纖內(nèi)。利用COMSOL的模式分析，可以非常方便地得到各種光纖設(shè)計的模場分布和有效折射率。
一種光纖的相位（左）和模場（右）分布
光纖可以將光傳輸幾千千米，如果我們在傳輸?shù)墓庵袛y帶有信號，例如振幅、頻率、偏振等，就可以利用光纖來傳輸信息了。這就是當(dāng)今光子學(xué)的基本思想，用光子代替電子，將其用于信息傳輸和信息處理。與電子學(xué)中的集成電路類似，光子學(xué)中也有集成光路的概念。如何控制光就是集成光路的任務(wù)了。這種芯片上集成了各種不同的光器件，可以聚焦、耦合、調(diào)制、拆分、隔離及檢測光信號。
集成光路芯片示意圖
光波導(dǎo)是上述集成光路中最常見的光器件，它可以連接基板上不同的光學(xué)元件。通常光波導(dǎo)由薄膜或條形介質(zhì)組成，可以用作光的分路器、耦合器、開關(guān)等功能器件。
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