光傳播仿真的案例
9，comsol仿真線偏振平面光，圓偏振平面光，橢圓偏振平面光在真空中的傳播 ￥200
spm_id_from=333.999.0.0</a> ），介紹了使用背景場仿真線偏振，圓偏振，橢圓偏振在真空中的傳播。</p><p>具體如下：</p><p>1，平面光在真空中的傳播</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif" title="1，背景場-平面光.gif" alt="1，背景場-平面光.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif?
展開 28，F(xiàn)DTD仿真渦旋光的傳播 ￥1000
fdtd內(nèi)置有平面光，高斯光，模式光，全場散射光，這些足夠滿足大部分情況。但是在一些特殊情況中，需要在fdtd中自定義光源，比如，在fdtd中入射一個(gè)渦旋光，徑向/角向偏振光等等，這個(gè)時(shí)候就需要編寫一些代碼將光源導(dǎo)入到FDTD中。
下面是我簡簡單單在FDTD中仿真的一個(gè)渦旋光的傳播。
渦旋光沿z軸向上傳播，兩側(cè)的4個(gè)動(dòng)圖是不同z值時(shí)的XY面的光強(qiáng)分布，可以看到xy面上好像是一個(gè)厄密特光不停的旋轉(zhuǎn)，與一般印象中的”甜甜圈“狀渦旋光相去甚遠(yuǎn)。這是因?yàn)檫@是時(shí)域中的結(jié)果，如果用監(jiān)視器轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域中的結(jié)果那么就像下圖
看一下yz面的頻域結(jié)果，也是明顯的空心狀
最后，檢測一下相位，是非常典型的”渦旋“
這里只展示渦旋光，至于其他光源的仿真暫時(shí)懶得仿了。如果你有其他特殊光源想在FDTD中入射仿真，先自己多多嘗試，實(shí)在不會(huì)可以找我代做，根據(jù)難度定價(jià)，一般難度1000元。下面是付費(fèi)內(nèi)容，F(xiàn)DTD入射渦旋光。
展開 空間光調(diào)制器像素處光衍射的仿真
空間光調(diào)制器(SLM.0002 v1.1)
應(yīng)用示例簡述
1. 系統(tǒng)細(xì)節(jié)
? 光源
— 高斯光束
? 組件
— 反射型空間光調(diào)制器組件及后續(xù)的2f系統(tǒng)
? 探測器
— 視覺感知的仿真
— 電磁場分布
? 建模/設(shè)計(jì)
— 場追跡：
? 一個(gè)SLM像素陣列處光傳播的仿真，仿真中包括了SLM像素間無功能間隔引起的衍射效應(yīng)。
2. 系統(tǒng)說明
3. 模擬 & 設(shè)計(jì)結(jié)果
4. 總結(jié)
考慮SLM像素間隔來研究空間光調(diào)制器的性能。
第1步
將像素間隔引入到一個(gè)先前設(shè)計(jì)的用于光束整形的SLM透射函數(shù)。
第2步
分析不同區(qū)域填充因子的對(duì)性能的影響。
產(chǎn)生的衍射效應(yīng)對(duì)SLM的光學(xué)功能以及效率具有重大影響。
應(yīng)用示例詳細(xì)內(nèi)容
系統(tǒng)參數(shù)
1. 該應(yīng)用實(shí)例的內(nèi)容
2. 設(shè)計(jì)&仿真任務(wù)
由于制造和技術(shù)的原因，像素之間存在非功能間隔。這種典型的間隔會(huì)產(chǎn)生衍射效應(yīng)，從而影響SLM的光學(xué)性能，并在接下來的工作中對(duì)其進(jìn)行研究。
3. 參數(shù)：輸入近乎平行的激光束
4. 參數(shù)：SLM像素陣列
5. 參數(shù)：SLM像素陣列
應(yīng)用示例詳細(xì)內(nèi)容
仿真&結(jié)果
1. VirtualLab能夠模擬具有間隔的SLM
? 由于可以嵌入組件，VirtualLab可以輕松的實(shí)現(xiàn)反射系統(tǒng)(如反射鏡，2f系統(tǒng)等)。
? 內(nèi)置的SLM模式可以實(shí)現(xiàn)從簡單透射函數(shù)到包含像素和間隔的陣列的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
2.
展開 微透鏡陣列后光傳播的研究
為了充分了解這些元件的光學(xué)特性，有必要對(duì)微透鏡陣列后各個(gè)位置的光傳播進(jìn)行模擬。在這個(gè)應(yīng)用案例中，我們將分別研究元件后近場、焦區(qū)以及遠(yuǎn)場特性。
2.系統(tǒng)配置
3.系統(tǒng)建模模塊-組件
4.總結(jié)—組件 ……
仿真結(jié)果
1.場追跡結(jié)果—近場
2.場追跡結(jié)果—焦平面
3.場追跡結(jié)果—遠(yuǎn)場
4.文件信息
了解更多
-Advanced Simulation of MicrolensArrays
微透鏡陣列后光傳播的研究
為了充分了解這些元件的光學(xué)特性，有必要對(duì)微透鏡陣列后各個(gè)位置的光傳播進(jìn)行模擬。在這個(gè)應(yīng)用案例中，我們將分別研究元件后近場、焦區(qū)以及遠(yuǎn)場特性。
2. 系統(tǒng)配置
3. 系統(tǒng)建模模塊-組件
4. 總結(jié)—組件……
仿真結(jié)果
1. 場追跡結(jié)果—近場
2. 場追跡結(jié)果—焦平面
3. 場追跡結(jié)果—遠(yuǎn)場
4. 文件信息
微透鏡陣列后光傳播的研究
為了充分了解這些元件的光學(xué)特性，有必要對(duì)微透鏡陣列后各個(gè)位置的光傳播進(jìn)行模擬。在這個(gè)應(yīng)用案例中，我們將分別研究元件后近場、焦區(qū)以及遠(yuǎn)場特性。
2. 系統(tǒng)配置
3. 系統(tǒng)建模模塊-組件
4. 總結(jié)—組件……
仿真結(jié)果
1. 場追跡結(jié)果—近場
2. 場追跡結(jié)果—焦平面
3. 場追跡結(jié)果—遠(yuǎn)場
4. 文件信息
微透鏡陣列后光傳播的研究
為了充分了解這些元件的光學(xué)特性，有必要對(duì)微透鏡陣列后各個(gè)位置的光傳播進(jìn)行模擬。在這個(gè)應(yīng)用案例中，我們將分別研究元件后近場、焦區(qū)以及遠(yuǎn)場特性。
2. 系統(tǒng)配置
3. 系統(tǒng)建模模塊-組件
4. 總結(jié)—組件……
仿真結(jié)果
1. 場追跡結(jié)果—近場
2. 場追跡結(jié)果—焦平面
3. 場追跡結(jié)果—遠(yuǎn)場
4. 文件信息
27，調(diào)控電磁波的傳播方向 2-渦旋光誘導(dǎo)熒光單向輻射 ￥2000
如下圖，作者制作了一排鋯硅納米柱，在其中摻雜熒光染料，隨后用顯微鏡聚焦渦旋光在納米柱一側(cè)，觀察到熒光分子被激活且熒光向著一側(cè)單向輻射。有兩點(diǎn)需要說明，第一個(gè)作者在仿真中使用的是偶極子光來近似等效聚焦渦旋光，第二點(diǎn)是作者的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象我覺得也并不明顯是單向輻射，盡管他的仿真很明顯。
先用fdtd把上面的靜態(tài)圖片的模型仿真一下，就能得到動(dòng)態(tài)圖看的更直觀
這篇文章是今年暑假回去學(xué)車時(shí)，抽空弄了弄，我用fdtd和comsol復(fù)現(xiàn)了本文圖1中de四幅圖的仿真，如下
下面是fdtd復(fù)現(xiàn)結(jié)果
下面是comsol的復(fù)現(xiàn)結(jié)果
另外還用comsol復(fù)現(xiàn)了圖3a，如下
下面是付費(fèi)內(nèi)容
展開 一維線彈性應(yīng)力波在有限長桿中傳播（一維應(yīng)力波模擬仿真；應(yīng)力波在桿中傳播；應(yīng)力波基礎(chǔ)；固體中的應(yīng)力波） ￥49.99
一維線彈性應(yīng)力波在有限長桿中傳播（應(yīng)力波基礎(chǔ)；固體中的應(yīng)力波）
波動(dòng)是一種常見的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式。波動(dòng)是質(zhì)點(diǎn)群聯(lián)合起來表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。其成因是介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)受到相鄰質(zhì)點(diǎn)的擾動(dòng)而隨著運(yùn)動(dòng)，并將振動(dòng)形式由遠(yuǎn)及近的傳播開來，各質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用的力。在可變形固體介質(zhì)中，對(duì)力學(xué)平衡狀態(tài)的擾動(dòng)表現(xiàn)為質(zhì)點(diǎn)速度的變化和相應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)的變化。由于可變形介質(zhì)的特性，當(dāng)固體中的某些部分受到擾動(dòng)因而處于力學(xué)上的不平衡狀態(tài)時(shí)，固體中的其他部分需要一定的時(shí)間才能感受到這種不平衡。當(dāng)固體發(fā)生振動(dòng)時(shí)，這種因應(yīng)力和應(yīng)變的變化而引起的擾動(dòng)以波的形式在固體中傳播。
展開 14，comsol仿真渦旋光，矢量光
在之前的一篇帖子中，介紹了用comsol仿真線偏振平面光，圓偏振平面光，橢圓偏振平面光。這些都是本科階段接觸到的光源，它們有一個(gè)特點(diǎn)，就是它們的波前是平面的。到了研究生階段，就會(huì)接觸到一些特殊的光源，比如渦旋光和矢量光。取一部分特殊的光，大概分類如下（注意這只是一部分特殊的光，而非全部）
下面是書上的結(jié)果 與 我復(fù)現(xiàn)的結(jié)果對(duì)比
1，拉蓋爾-高斯 光
拉蓋爾-高斯光的波前不是平面的，而是一個(gè)螺旋面，LG11的等相位面等于0的波前傳播動(dòng)圖如下
比較有趣的是拉蓋爾-高斯光的偏振方向，如果定義輸入的偏振方向?yàn)閦軸，那么計(jì)算出來偏振方向除了在z軸方向有分量，還在傳播方向x軸方向有傳播分量。
2，貝塞爾 光 和 貝塞爾-高斯 光
貝塞爾 光
貝塞爾-高斯 光
貝塞爾光與貝塞爾高斯光相比的區(qū)別是，貝塞爾高斯光外面的光強(qiáng)會(huì)弱很多（如下圖右下），而貝塞爾光在外面的光強(qiáng)依然會(huì)很強(qiáng)（如下圖左上），從原點(diǎn)沿著徑向看過去，貝塞爾光的光強(qiáng)符合貝塞爾函數(shù)。
3，角向偏振光 徑向偏振光
4，貝塞爾-高斯 角向偏振光
展開 新冠病毒氣溶膠傳播路徑的仿真模擬
細(xì)菌和病毒能夠以懸浮飛沫核為載體形成生物源性氣溶膠，在人與人之間完成傳播。
打噴嚏的噴發(fā)速度可以達(dá)到50m/s，傳播距離遠(yuǎn)，擴(kuò)散范圍廣。
小于5微米的氣溶膠通過空氣傳播
通過計(jì)算流體力學(xué)（CFD）軟件Fluent和人群運(yùn)動(dòng)軟件STEPS（Simulation of Transient Evacuation and Pedestrian Movements）的聯(lián)合仿真模擬，可以對(duì)軌道交通內(nèi)COVID-19病毒攜帶者打噴嚏時(shí)產(chǎn)生的一系列連鎖反應(yīng)進(jìn)行針對(duì)性的研究，如氣溶膠的運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散、濃度分布以及感染人群等等。
解決方案
氣溶膠屬于多相流流體力學(xué)范疇，在空氣中的運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散屬于離散流體流動(dòng)，受空氣湍流、環(huán)境熱輻射以及顆粒間作用力影響。
本式例采用離散顆粒群軌跡模型DPM模擬噴嚏氣溶膠與空氣的相間耦合流動(dòng)，采用k-ω SST模型模擬空氣的湍流運(yùn)動(dòng)，以Coupled方法進(jìn)行壓力-速度耦合計(jì)算，最后與STEPS聯(lián)合仿真，構(gòu)建軌道交通內(nèi)生物源性氣溶膠擴(kuò)散及感染人群的數(shù)值模擬解決方案。
具體操作
假設(shè)噴嚏氣溶膠為球形顆粒，直徑1.5-8.5微米，密度1100kg/m3，溫度310K，質(zhì)量流率1 x e-10 kg/s，空氣密度為1.2kg/m3，主要受到重力、拖曳力和布朗力的作用。
仿真結(jié)果
■ 噴嚏氣溶膠自噴射后，向各個(gè)方向擴(kuò)散，其傳播距離、擴(kuò)散范圍與噴射速度成正比關(guān)系，速度越大，傳播距離越遠(yuǎn)，擴(kuò)散范圍越大。
■ 從顆粒物質(zhì)量濃度圖可以看出氣溶膠顆粒污染物從人的口腔飛出后，在人的口腔附近有較小的密集分布，在人體前1.0m處基本向前下方運(yùn)動(dòng)，而氣溶膠顆粒隨氣流運(yùn)動(dòng)。
展開 
26，comsol仿真線偏振高斯光經(jīng)過透鏡聚焦后的光場分布 ￥13000
在之前第15篇推送中，介紹了徑向偏振光和角向偏振光經(jīng)過透鏡聚焦后的光場，當(dāng)時(shí)是正好有文獻(xiàn)推導(dǎo)公式，
但是倘若沒有現(xiàn)成的文獻(xiàn)推導(dǎo)呢？那就得自己慢慢在草稿紙上推導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)中最常用的光源是線偏振高斯光，所以后來我慢慢推導(dǎo)了線偏振高斯光經(jīng)過透鏡聚焦后的光場，并用comsol仿真出來。這個(gè)聚焦光場的仿真其實(shí)難度還挺大的，并不easy。至于其他光，比如圓偏高斯光，渦旋光等等，以后有空在慢慢推吧。
如下是我的仿真結(jié)果
付費(fèi)內(nèi)容如下
展開 解密 | 仿真揭曉抑制病毒傳播的多個(gè)面
此時(shí)仿真專家想的更多的是：我們究竟可以幫著做些什么？他們深信平日里使用的這項(xiàng)技術(shù)對(duì)許多行業(yè)都有所裨益，其中自然也少不了醫(yī)療健康行業(yè)。在當(dāng)下病毒肆虐，又將如何利用這項(xiàng)技術(shù)與人們共同戰(zhàn)疫呢？
在新冠肺炎疫情期間，Ansys聯(lián)合客戶、合作伙伴積極努力為抗擊疫情做出貢獻(xiàn)，通過運(yùn)用我們的軟件、可用資源和員工的集體智慧，全力幫助受疫情影響的群體。本文將詳細(xì)介紹Ansys及其客戶和合作伙伴目前在抗擊病毒中采取的部分措施，以及更多知識(shí)分享。
防擴(kuò)散之「保持適當(dāng)社交距離（Social Distance）」
如今，全球人民被告知并知曉人與人之間最好保持2米（約6英尺）的人際距離。通過仿真技術(shù)，可以呈現(xiàn)出噴嚏和咳嗽飛沫究竟是如何在人際距離間進(jìn)行傳播的，一目了然。該模型顯示病毒飛沫在空氣中迅速傳播，咳嗽時(shí)產(chǎn)生的飛沫會(huì)擴(kuò)散到1米外的人的臉部、頸部和衣服上，而當(dāng)相距2米時(shí)，由于重力將攜帶病毒的飛沫墜向地面，這種傳播風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)顯著降低。
大量研究人員正借助仿真技術(shù)來深入了解可能包含病原體的飛沫如何傳播和感染他人，這些洞察將有助于研究如何能夠更有效地遏制飛沫型傳播
防擴(kuò)散之「鍛煉時(shí)請(qǐng)保持更大距離」
以當(dāng)前多國和地區(qū)建議的2米（6英尺）社交距離為例，試想，這一社交距離是放諸任何情境下都足夠安全嗎？當(dāng)進(jìn)行戶外鍛煉時(shí)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的社交距離是不夠的。Ansys合作伙伴也是來自埃因霍溫理工大學(xué)和魯汶大學(xué)的Bert Blocken與Fabio Malizia，他們構(gòu)建的模型表明，為避免前面跑步或騎行者中的飛沫傳播，人們在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候應(yīng)保持更遠(yuǎn)距離，如果緊跟在他人身后跑步，將會(huì)有極高的感染風(fēng)險(xiǎn)。
防擴(kuò)散之「佩戴口罩，而且是正確的?！?那么戴口罩會(huì)有幫助嗎？已經(jīng)感染者如果佩戴口罩，能將傳染他人的風(fēng)險(xiǎn)降低6倍。
展開 31，comsol仿真高斯光經(jīng)過渦旋板變成渦旋光 ￥1200
comsol仿真高斯光經(jīng)過渦旋板變成渦旋光，其中渦旋板的建模要?jiǎng)狱c(diǎn)腦子
comsol模型在下面的付費(fèi)內(nèi)容中
利用RSoft的BPM算法對(duì)光波導(dǎo)和簡單光波導(dǎo)器件進(jìn)行仿真 ￥15
RSoft是一款非常實(shí)用的光波導(dǎo)仿真軟件。其中包含了BPM,FDTD,FEM等多種算法，使得它能夠適用于各種不同要求場合。本課程主要使用RSoft算法集中的BPM算法對(duì)光波導(dǎo)和簡單光波導(dǎo)器件進(jìn)行仿真計(jì)算，從而對(duì)光在波導(dǎo)中的傳輸有一定得了解。
一、軟件CAD界面：
下載網(wǎng)站上的壓縮包，解壓縮后運(yùn)行C:\Program Files\RSoft\bin文件夾中的bcadw32.exe，即出現(xiàn)如下圖所示的CAD界面。此界面是定義波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和下一步計(jì)算的前提。
二、單根波導(dǎo)的仿真：
在軟件中，點(diǎn)擊左上角的”New Circuit”按鈕，如圖所示。
點(diǎn)擊后彈出基本設(shè)置對(duì)話框，波導(dǎo)的一些基本特性參數(shù)需要在此設(shè)定。我們模擬目前光通信系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的掩埋型二氧化硅波導(dǎo)（channel型）。波導(dǎo)橫截面的尺寸結(jié)構(gòu)為6um*6um，芯層折射率為1.465，包層折射率為1.455（包層和芯層的折射率差為0.01），通信波長為1.55um?；緟?shù)的設(shè)定如下圖所示（注意，軟件中關(guān)于長度的單位均為um）：
設(shè)置完畢后點(diǎn)擊”O(jiān)K”，進(jìn)入CAD界面。
首先畫一根直波導(dǎo)。點(diǎn)擊”Segment mode” （新建文件時(shí)默認(rèn)就是此模式），如上圖紅圈所示。之后在空白的CAD窗口中某一處單擊鼠標(biāo)左鍵，在任意另一處再單擊左鍵，即可畫出一條波導(dǎo)，如下圖所示。
到目前為止，畫出的波導(dǎo)是任意的，我們還需要對(duì)它進(jìn)行設(shè)置，滿足我們設(shè)計(jì)的要求。將鼠標(biāo)移動(dòng)至波導(dǎo)上（紅色區(qū)域上），再單擊鼠標(biāo)右鍵，會(huì)彈出波導(dǎo)的設(shè)置菜單。由于我們只需要仿真普通的直波導(dǎo)，所以大部分設(shè)置保持默認(rèn)即可。主要需要調(diào)整波導(dǎo)的位置。在RSoft軟件中，波導(dǎo)位置是由首尾兩個(gè)坐標(biāo)確定的，并且BPM計(jì)算的光是只沿著z軸傳播（即豎直方向），這個(gè)是需要特別注意的。
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