COMSOL頻域的案例
基于comsol軟件的電容器頻域建模
013 - COMSOL基于范德瓦爾斯結構的雙曲線超材料（僅模型文件） ￥40
013 - COMSOL基于范德瓦爾斯結構的雙曲線超材料（僅包含模型文件，40元）
基本介紹：
主要內容：根據發表在 Science 上的論文《Infrared hyperbolic metasurface based on nanostructured van der Waals materials 作者：Peining Li等》，重復了圖1b、圖1c、圖1f、圖1g；
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：32 GB；
涉及的內容：各向異性材料、阻抗邊界條件、電偶極子、散射邊界條件、完美匹配層、對數據集的操作 等；
繪制了：電場模、電場z分量的分布、Poynting矢量分布；
注意：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，不附帶答疑指導。
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，利用comsol仿真雙曲線超材料上光的傳播。分為兩種情況：一種是純 hBN材料，另一種是將 hBN 做成一維條狀陣列來實現介電常數的各向異性。在偶極子的激發下，第二種情況能實現雙曲線形的波矢分布。
計算的內容和結果：
1、hBN為均勻薄板時的電場分布。上圖：文獻中的圖；下圖：本例的結果 ??
2、hBN為光柵結構（超材料）時的電場分布。上圖：文獻中的圖；下圖：本例的結果 ??
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 016 - COMSOL光纖-銀納米線波導之間高效耦合（僅包含模型文件） ￥26
016 - COMSOL光纖-銀納米線波導之間高效耦合（僅包含模型文件，26元）
基本介紹：
主要內容：根據發表在Nano Letters上的論文《Highly Efficient Interfacing of Guided Plasmons and Photons in Nanowires 作者：Xuewen Chen等》，重復了圖1；
基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.3 (5.3.0.223)；
計算所需的內存：8 GB；
涉及的內容：全局參數、端口、完美匹配層、自定義網格、邊界模式分析、對數據集操作-旋轉、派生值-積分 等；
繪制了：軸向剖面上的瞬時磁場分布、橫截面上的磁場模式分布；
注意：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，不附帶答疑指導。
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，將銀納米線（MW）和光纖（DF）端對端接觸在一起，模擬兩種情況下的耦合效率：（1）銀納米線上的表面等離激元波導耦合到光纖中；（2）光纖中的波導耦合到銀納米線上的等離激元
銀納米線和硅介質波導的半徑分別為164nm和342nm。波長為633nm。
在軟件中采用二維軸對稱進行模擬。
計算的內容和結果：
1、銀納米線→光纖的耦合。上圖：文獻中的結果；下圖：本案例的結果 ??
2、光纖→銀納米線的耦合。上圖：文獻中的結果；下圖：本案例的結果 ??
3、光纖中的模式(k)和銀納米線波導的模式(l)。左圖：文獻中的結果；右圖：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 009 – COMSOL含Kerr材料的二維光子晶體波導（僅模型文件） ￥40
009 - COMSOL含Kerr材料的二維光子晶體波導（僅包含模型文件，40元）
基本介紹：
主要內容：根據發表在Journal of Modern Optics上的文獻《A novel proposal for all-optical compact and fast XOR/XNOR gate based on photonic crystal 作者：Golnaz Tavakoli等》，用COMSOL重復其中的圖2；
計算所需的內存：8 GB；
基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.3 (5.3.0.223)；
涉及的內容：組件耦合-最大最小值、組件耦合-積分、自定義變量、非線性材料（Kerr材料）、完美匹配層、散射邊界條件、參數化掃描 等；
繪制了：電場模、電場z分量、光強分布、折射率分布；
注意：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，不附帶答疑指導。
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，基本結構是三角晶格二維光子晶體波導。在兩個平行波導之間制造一個“><”形狀的耦合區域，耦合區域內部的介質柱替換為一種 Kerr 非線性材料。
Kerr 非線性材料的折射率與所處位置的光強有關，可表示為：
其中
光從 A 端口入射，由于 Kerr 非線性材料的折射率與光強有關，所以光經過“><”形耦合區域后，入射光強較大時光主要從 B 端口輸出，而入射光強較小時光主要從 D 端口輸出。
計算的內容和結果：
1、當入射光強較小時，電場z分量分布。左：論文中的結果；右：本案例的結果
2、當入射光強較大時，電場z分量分布。左：論文中的結果；右：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。
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025 – COMSOL案例：周期性結構的吸收率（僅模型文件，40元） ￥40
025 – COMSOL案例：周期性結構的吸收率（僅模型文件，40元）
基本介紹：
主要內容：根據發表在Scientific Reports上的論文《Strong and highly asymmetrical optical absorption in conformal metal-semiconductor-metal grating system for plasmonic hot-electron photodetection application，作者：Kai Wu等》，用COMSOL重復了其中的Fig.3(1)、Fig.4(b)、Fig.4(d)、Fig.4(f) ；
基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.3 (5.3.0.223)；
計算所需的內存：4 GB；
涉及的內容：全局參數、組件耦合-積分、變量、自定義材料、端口、周期性條件、自定義網格、對波長的掃描 等；
繪制了：上層金屬和下層金屬的吸收率、吸收功率密度分布；
本案例僅包含模型文件，購買后不附帶答疑指導。
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，由 Au/ZnO/Au 三層材料構成的光柵放置在 SiO2 襯底上。圖中 Λ = 600 nm、d1 = 60 nm 、d2 = 4 nm、d3 = 40 nm、w = 400 nm。在波長為 600 ~ 800 nm 的 TM 光照射下，計算上下兩層金對入射光的吸收率。
對特定區域計算吸收率需要在軟件中對該區域內的吸收功率密度（單位 W/m3）進行積分，得到該區域的吸收功率（單位 W），然后除以入射光功率得到吸收率。
計算的內容和結果：
1、上層和下層金中的吸收率。
展開 010 - COMSOL超表面產生渦旋光（僅模型文件） ￥53
010 - COMSOL超表面產生渦旋光（僅包含模型文件，53元）
基本介紹：
主要內容：基于文獻《利用超表面天線陣列產生太赫茲渦旋光束 作者：李瑤等》，用COMSOL重復了所有內容；
計算所需的內存：32 GB；
基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.4 (5.4.0.225)；
涉及的內容：幾何-程序設計、在App開發器用模型方法構建幾何、端口、周期性條件、參數化掃描 等；
繪制了：透射光的振幅和相位變化圖、透射光的電場分布、透射渦旋光的電場模和相位分布；
注意：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，不附帶答疑指導。
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，該器件是由 L 形金天線構成的超表面，超表面上分成 8 個區域，對應不同的 h 和 r 尺寸，從而實現對相位的調制。超表面的排列周期 P = 1.5 mm，t1 = 300 nm，工作頻率是 0.1 THz。
x方向偏振的高斯光束從下往上入射到超表面，能夠輸出一個渦旋光。
計算的內容和結果：
1、對幾何結構參數r和h進行掃描，得到透射光電場和相位變化情況。左：文獻中的結果；右：本案例的結果??
2、對于文中編號為A1~A8的八個尺寸不同的單元構成的超表面，利用平面線偏振入射，正交方向透射光的振幅和相位改變。左：文獻中的結果；右：本案例的結果??
3、對于文中的陣列A，透射光電場x分量和y分量的分布情況。左：文獻中的結果；右：本案例的結果??
4、對于文中的陣列B，透射光電場x分量和y分量的分布情況。左：文獻中的結果；右：本案例的結果??
5、撲荷l = 1的透射光情況，受制于計算機性能，本案例中只截取了6×6的陣列來模擬，且網格剖分得很粗。
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.
展開 COMSOL光器件仿真，掌握這些控制方程和邊界條件就夠了
頻域中，需要輸入頻率f0。
到此為止，模型的設置都完成了，點擊計算按鈕進行計算。默認的電場分布圖如下。
可以發現，入射光沿著高折射率的芯層傳輸，在包層與芯層的界面上，有部分光漏出，但很快衰減為零。
電場的偏振方向為垂直仿真平面的z方向，觀察電場的z分量。
圖中紅色為波峰，藍色為波谷，在結果圖中可以非常直觀地看到光波是如何傳播的。
五、COMSOL光器件仿真
光器件的發展日新月異，所涉及到的理論也越來越多，但萬變不離其宗，只要掌握了每個光器件的控制方程和邊界條件，就可以在COMSOL中進行仿真。無論是使用傳統的麥克斯韋方程組，還是自定義的偏微分方程，都可以在COMSOL界面中實現，不需要任何編程。
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