光子晶體與納米光子學(xué)的案例
JCMsuite應(yīng)用：光子晶體諧振腔光子晶體諧振腔
光子晶體(PhC)膜腔是集成光子學(xué)中實現(xiàn)緊湊光學(xué)元件的理想材料。功能可能包括激光器、開關(guān)或放大器。在案例中，計算了L5 PhC薄膜腔的基模。PhC板由一個被空氣包圍的薄介質(zhì)膜和在一個規(guī)則的、有限的、六邊形網(wǎng)格上穿孔的圓孔組成。對于L5腔，省略了沿裝置中心線的5個孔。共振模式被定位在缺失的孔隙處。因為該結(jié)構(gòu)有三個對稱平面(x=0, y=0, z=0)，計算區(qū)域選擇為全結(jié)構(gòu)的1/8，在對稱平面上采用鏡像邊界條件。
部分網(wǎng)格離散L5空腔幾何形狀(藍(lán)色:介質(zhì)材料，灰色&省略區(qū)域:空氣)。空洞是由圖像左上方缺失的氣孔形成的。在有限光子晶體帶隙內(nèi)波長的光場被定位在腔內(nèi)。
Project {
Electromagnetics {
TimeHarmonic {
ResonanceMode {
FieldComponents = Electric
MirrorSymmetry=[ElectricSymmetric,MagneticSymmetric,ElectricSymmetric]
...
}
}
}
}
在運行腳本run_project.m中，從計算出的特征值出發(fā)，推導(dǎo)出計算模式的共振波長以及模式的質(zhì)量因子(Q因子)。
計算的特征模態(tài)可以被可視化和后處理。
x-y截面上基模的近場強度
x-z截面基模的近場強度
展開 JCMsuite應(yīng)用：光子晶體諧振腔光子晶體諧振腔
光子晶體(PhC)膜腔是集成光子學(xué)中實現(xiàn)緊湊光學(xué)元件的理想材料。功能可能包括激光器、開關(guān)或放大器。在案例中，計算了L5 PhC薄膜腔的基模。PhC板由一個被空氣包圍的薄介質(zhì)膜和在一個規(guī)則的、有限的、六邊形網(wǎng)格上穿孔的圓孔組成。對于L5腔，省略了沿裝置中心線的5個孔。共振模式被定位在缺失的孔隙處。因為該結(jié)構(gòu)有三個對稱平面(x=0, y=0, z=0)，計算區(qū)域選擇為全結(jié)構(gòu)的1/8，在對稱平面上采用鏡像邊界條件。
部分網(wǎng)格離散L5空腔幾何形狀(藍(lán)色:介質(zhì)材料，灰色&省略區(qū)域:空氣)。空洞是由圖像左上方缺失的氣孔形成的。在有限光子晶體帶隙內(nèi)波長的光場被定位在腔內(nèi)。
Project {
Electromagnetics {
TimeHarmonic {
ResonanceMode {
FieldComponents = Electric
MirrorSymmetry=[ElectricSymmetric,MagneticSymmetric,ElectricSymmetric]
...
}
}
}
}
在運行腳本run_project.m中，從計算出的特征值出發(fā)，推導(dǎo)出計算模式的共振波長以及模式的質(zhì)量因子(Q因子)。
計算的特征模態(tài)可以被可視化和后處理。
x-y截面上基模的近場強度
x-z截面基模的近場強度
展開 《AFM》英屬哥倫比亞大學(xué)：來自纖維素納米晶體的形狀記憶光子熱塑性塑料
【摘要】
使用形狀記憶光子晶體制備的響應(yīng)材料在可重寫光子器件、安全特征和光學(xué)涂層中具有潛在的應(yīng)用。最近，
英屬哥倫比亞大學(xué)
Mark J. MacLachlan
教授
團隊
通過將
手性向列纖維素納米晶體
(CNC) 嵌入聚丙烯酸酯基質(zhì)中，形狀記憶光子晶體熱塑性塑料 (CNC-SMP) 可以可逆地捕獲不同的顏色狀態(tài)。
在該系統(tǒng)中，溫度用于對形狀記憶響應(yīng)進行編程，而壓力用于壓縮 CNC 手性向列組織的螺距。通過增加施加的力（≈140-230 N），結(jié)構(gòu)顏色可以從紅色調(diào)整為藍(lán)色。然后，根據(jù)需要，CNC-SMP 可以通過將其加熱到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上來恢復(fù)到其原始狀態(tài)。該循環(huán)可以執(zhí)行 15 次以
上，而不會損失任何形狀記憶行為或樣品的機械退化。此外，通過使用帶圖案的基板按壓樣品，可以將多色讀數(shù)編程到手性向列型
CNC-SMP 中，而 CNC-SMP 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以通過改變使用的單體組成在 90 °C 范圍內(nèi)進行調(diào)整制備聚丙烯酸酯基質(zhì)。
相關(guān)論文以題
為
Shape-Memory Photonic Thermoplastics from Cellulose Nanocrystals
發(fā)表在《
A
dvanced Functional Materials
》上。
【主圖導(dǎo)讀】
圖1
手性向列
CNC-SMP 的順序編程和恢復(fù)的示意圖。
展開 領(lǐng)先的光子學(xué)仿真工具Ansys Lumerical功能詳解：微納光子器件仿真的標(biāo)準(zhǔn)工具
Ansys Lumerical是業(yè)界領(lǐng)先的光子學(xué)仿真工具，其擁有完整的光子學(xué)仿真解決方案，支持全套光子學(xué)器件級和系統(tǒng)級仿真。器件和系統(tǒng)級工具無縫協(xié)作，讓設(shè)計人員能夠?qū)ο嗷プ饔玫墓鈱W(xué)、電氣和熱效應(yīng)進行建模仿真。
產(chǎn)品之間靈活的互操作性支持將多物理場仿真和光子電路仿真與第三方EDA工具相結(jié)合的各種工作流程，以幫助優(yōu)化產(chǎn)品性能、最大限度地降低物理原型制作成本并縮短產(chǎn)品上市時間。
Ansys Lumerical FDTD是業(yè)界公認(rèn)的微納光子器件仿真的標(biāo)準(zhǔn)工具。
這款高性能二維／三維麥克斯韋方程求解軟件，能夠精確分析具有微納尺寸或亞波長結(jié)構(gòu)與紫外、可見、紅外、太赫茲和微波的相互作用，能被廣泛應(yīng)用千微納光電子器件、工藝以及材料的設(shè)計、分析和優(yōu)化。
FDTD的集成設(shè)計環(huán)境支持腳本語言操作、高級后處理和結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，讓用戶可以更專注有效地完成設(shè)計要求。
規(guī)格概要
二維或三維建模
自定義任意表面和立體形貌
高級共形網(wǎng)格技術(shù)
靈活的材料插件
支持隨空間變化的各向異性材料
全矢量自定義和高數(shù)值孔徑的寬譜高斯光源
遠(yuǎn)場分析
Q因子分析
自動提取S參數(shù)
能帶結(jié)構(gòu)分析
腳本和優(yōu)化程序
支持云計算和HPC高性能并行計算
主要特點
光子器件逆向設(shè)計優(yōu)化
針對目標(biāo)自動化探索最佳設(shè)計與結(jié)構(gòu)；找出性能優(yōu)化、面積最小化并提升工藝匹性的非直觀幾何形狀。
強大的后處理
強大的后處理功能，包括遠(yuǎn)場分析，能帶結(jié)構(gòu)分析，雙向散射分布函數(shù)(BSDF)生成，Q因子分析，電荷產(chǎn)生率。
非線性與各向異性材料
對含有非線性材料或各向異性空間變化材料的器件進行彷真。可以選擇各種非線性、負(fù)折射率和增益的材料模型，或者使用靈活的材料插件自行定義新材料模型。
展開 
JCMsuite應(yīng)用：空心光子晶體光纖
例如，在多核光子晶體光纖示例中，我們使用晶格副本來創(chuàng)建固體核光子晶體光纖的空氣孔的排列。然而，在某些應(yīng)用中，可能需要描述幾何圖形，這些圖形不能用簡單的圓、平行四邊形等表示，或者類似物體的復(fù)雜陣列非周期排列在規(guī)則網(wǎng)格中，需要晶格復(fù)制來實現(xiàn)。在這種情況下，通常需要用任意邊界曲線來描述幾何對象，即一般多邊形。這就是本例的情況，其中光子晶體包層的內(nèi)部孔和中心孔形成復(fù)雜的形狀。其幾何結(jié)構(gòu)為中空光子晶體光纖，如下圖所示：
計算得到的空心模式是雙重簡并的。下圖顯示了計算得出的模態(tài)強度(第一行)和相應(yīng)的向量場分布(第二行)。
在run_project.m腳本內(nèi)將模板轉(zhuǎn)換為常規(guī)的JCMsuite輸入文件，網(wǎng)格劃分并布局，并運行模擬。此外，腳本將結(jié)果結(jié)構(gòu)中存儲的特征值寫入控制臺。
results = jcmwave_solve('project.jcmp', keys);
這個例子的project.jcmp、 layout.jcm 和 materials.jcm文件包含了模板文件 ，就要添加一個“t”作為對應(yīng)模板的后綴。模板被設(shè)計成這樣一種方式，只需要定義幾個用戶定義的參數(shù)，如圓角、周期、包層環(huán)的數(shù)量等，就可以生成復(fù)雜的布局描述。這些主要的輸入?yún)?shù)是在run_project中設(shè)置的。m腳本。當(dāng)它在Matlab中執(zhí)行時，命令:
JCMsuite的Matlab?接口允許使用所謂的模板文件生成這樣復(fù)雜的文件。因此，可以將JCMsuite語句和Matlab語句進行混合，例如，計算孔隙的點位置。Matlab循環(huán)允許在位移位置或修改形狀生成多個對象。
展開 JCMsuite應(yīng)用：空心光子晶體光纖
例如，在多核光子晶體光纖示例中，我們使用晶格副本來創(chuàng)建固體核光子晶體光纖的空氣孔的排列。然而，在某些應(yīng)用中，可能需要描述幾何圖形，這些圖形不能用簡單的圓、平行四邊形等表示，或者類似物體的復(fù)雜陣列非周期排列在規(guī)則網(wǎng)格中，需要晶格復(fù)制來實現(xiàn)。在這種情況下，通常需要用任意邊界曲線來描述幾何對象，即一般多邊形。這就是本例的情況，其中光子晶體包層的內(nèi)部孔和中心孔形成復(fù)雜的形狀。其幾何結(jié)構(gòu)為中空光子晶體光纖，如下圖所示：
顯然，這個描述很難“手工”完成，輸入所有點的坐標(biāo)。相反，在JCMsuite的Matlab?接口的幫助下，建立一個復(fù)雜的幾何圖形和模擬運行完成。
JCMsuite的Matlab?接口允許使用所謂的模板文件生成這樣復(fù)雜的文件。因此，可以將JCMsuite語句和Matlab語句進行混合，例如，計算孔隙的點位置。Matlab循環(huán)允許在位移位置或修改形狀生成多個對象。關(guān)于該機制的完整描述可以在Matlab?Interface中找到，并且超出了本例的范圍，本例僅用于演示嵌入式腳本的能力。
這個例子的project.jcmp、 layout.jcm 和 materials.jcm文件包含了模板文件 ，就要添加一個“t”作為對應(yīng)模板的后綴。模板被設(shè)計成這樣一種方式，只需要定義幾個用戶定義的參數(shù)，如圓角、周期、包層環(huán)的數(shù)量等，就可以生成復(fù)雜的布局描述。這些主要的輸入?yún)?shù)是在run_project中設(shè)置的。m腳本。當(dāng)它在Matlab中執(zhí)行時，命令:
results = jcmwave_solve('project.jcmp', keys);
在run_project.m腳本內(nèi)將模板轉(zhuǎn)換為常規(guī)的JCMsuite輸入文件，網(wǎng)格劃分并布局，并運行模擬。此外，腳本將結(jié)果結(jié)構(gòu)中存儲的特征值寫入控制臺。
計算得到的空心模式是雙重簡并的。
展開 JCMsuite應(yīng)用：多核光子晶體光纖
在這個例子中，我們計算光子晶體光纖(PCF)的本征模如下圖所示。橫截面上的大量空氣孔是使用Lattice Copies生成的，因此一個基本的幾何圖案可以在布局中放置幾次。
這個例子的計算模式很好地限制在被光子晶體圖案包圍的光纖的7芯內(nèi)。然而，我們要考慮到，由于主導(dǎo)波區(qū)域的折射率并不比外部大，輻射會泄漏到計算域的外部。因此，我們將透明邊界條件應(yīng)用到布局的外部邊界。
輸入文件所需的基本參數(shù)在基本示例傳播模式中進行了描述。作為有效折射率的初始猜想，我們?nèi)≈禐閚eff=1.456略低于纖維材料折射率的值neff=1.4585.
下面的圖像顯示了對選擇的光纖計算后的模式強度：
在目前的PCF例子中，為了減少計算成本，應(yīng)用切向磁邊界條件似乎是合理的，因為電場強度向邊界迅速降低。此外，給定PCF的對稱性允許我們將計算域的大小減少到四分之一。
展開 JCMsuite應(yīng)用：多核光子晶體光纖
在這個例子中，我們計算光子晶體光纖(PCF)的本征模如下圖所示。橫截面上的大量空氣孔是使用Lattice Copies生成的，因此一個基本的幾何圖案可以在布局中放置幾次。
這個例子的計算模式很好地限制在被光子晶體圖案包圍的光纖的7芯內(nèi)。然而，我們要考慮到，由于主導(dǎo)波區(qū)域的折射率并不比外部大，輻射會泄漏到計算域的外部。因此，我們將透明邊界條件應(yīng)用到布局的外部邊界。
下面的圖像顯示了對選擇的光纖計算后的模式強度：
在目前的PCF例子中，為了減少計算成本，應(yīng)用切向磁邊界條件似乎是合理的，因為電場強度向邊界迅速降低。此外，給定PCF的對稱性允許我們將計算域的大小減少到四分之一。
展開 Lumerical光子晶體布拉格光纖仿真應(yīng)用
01 說明
FDE求解器可用于精確計算任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模式，包括光子晶體布拉格光纖。在此示例中，我們計算并分析了Vienne和Uranus描述的光子晶體布拉格光纖的模式。
02 綜述
模擬文件bragg_PCfiber.lms包含一個參數(shù)化組對象，可以進行結(jié)構(gòu)建模。最初，在x-min和y-min處使用反對稱邊界條件以及在x-max和y-max處使用金屬邊界條件設(shè)置模擬。反對稱邊界條件允許我們僅模擬1/4的結(jié)構(gòu)，從而節(jié)省時間。但是，我們必須注意不要漏掉可能需要對稱條件或?qū)ΨQ和反對稱條件的組合的重要模式。
03 運行和結(jié)果
首先，我們運行仿真并切換到分析模式。我們看到其中一種導(dǎo)模的有效折射率約為0.998。下面是圓柱坐標(biāo)系中的Hr圖。
要研究此類結(jié)構(gòu)的損耗，需要在x-max和y-max處的邊界條件設(shè)置為PML，如下所示。我們最初沒有這樣做，因為它會增加計算時間，并且會更難找到導(dǎo)模的有效折射率。當(dāng)我們重新計算模式時，我們可以查看折射率0.998附近并發(fā)現(xiàn)不同的模式。
MODE有效折射率結(jié)果與Uranus等人的結(jié)果非常接近。對于這種對數(shù)值網(wǎng)格的微小變化（以及實際制造缺陷）非常敏感的結(jié)構(gòu)，計算損耗則更加困難，并且需要進行一些收斂測試才能找到更準(zhǔn)確的結(jié)果。
收斂測試
我們首先將感興趣的兩種模式復(fù)制到全局DECK中，并將它們重命名為TE和HE，如下所示。
我們看到，當(dāng)我們達(dá)到500x500網(wǎng)格數(shù)目時，有效折射率開始收斂，但需要更多的網(wǎng)格數(shù)目才能獲得更高的精度。根據(jù)計算機上的內(nèi)存量，可以將測試的最大單元數(shù)增加到 600x600或更多。
展開 Ansys Lumerical | 光子晶體布拉格光纖仿真應(yīng)用
01 說明
FDE求解器可用于精確計算任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模式，包括光子晶體布拉格光纖。在此示例中，我們計算并分析了Vienne和Uranus描述的光子晶體布拉格光纖的模式。
02 綜述
模擬文件bragg_PCfiber.lms包含一個參數(shù)化組對象，可以進行結(jié)構(gòu)建模。最初，在x-min和y-min處使用反對稱邊界條件以及在x-max和y-max處使用金屬邊界條件設(shè)置模擬。反對稱邊界條件允許我們僅模擬1/4的結(jié)構(gòu)，從而節(jié)省時間。但是，我們必須注意不要漏掉可能需要對稱條件或?qū)ΨQ和反對稱條件的組合的重要模式。
03 運行和結(jié)果
首先，我們運行仿真并切換到分析模式。我們看到其中一種導(dǎo)模的有效折射率約為0.998。下面是圓柱坐標(biāo)系中的Hr圖。
要研究此類結(jié)構(gòu)的損耗，需要在x-max和y-max處的邊界條件設(shè)置為PML，如下所示。我們最初沒有這樣做，因為它會增加計算時間，并且會更難找到導(dǎo)模的有效折射率。當(dāng)我們重新計算模式時，我們可以查看折射率0.998附近并發(fā)現(xiàn)不同的模式。
軟件會計算出將近20種模式。
模式7是
模式8是
上圖顯示了磁場的徑向和角分量，可以與Uranus等人的結(jié)果進行比較，我們將有效折射率和損耗與Uranus等人的結(jié)果進行比較。
MODE有效折射率結(jié)果與Uranus等人的結(jié)果非常接近。對于這種對數(shù)值網(wǎng)格的微小變化（以及實際制造缺陷）非常敏感的結(jié)構(gòu)，計算損耗則更加困難，并且需要進行一些收斂測試才能找到更準(zhǔn)確的結(jié)果。
收斂測試
我們首先將感興趣的兩種模式復(fù)制到全局DECK中，并將它們重命名為TE和HE，如下所示。
現(xiàn)在可以通過運行優(yōu)化和掃描來測試收斂性。掃描通過增加網(wǎng)格數(shù)目來多次計算模態(tài)。
展開 EastWave應(yīng)用：自動計算光子晶體透反率
本案例使用“自動計算透反率模式”研究光子晶體的透反率，將建立簡單二維光子晶體結(jié)構(gòu)以說明透反率的計算方法。
模型示意圖：
預(yù)覽網(wǎng)格劃分效果如下：
觀察到下面的實時場：
記錄得到數(shù)據(jù)如下：
雙擊“TR_A_polar”得到 Y 方向偏振的透反率如下：
圖中的數(shù)據(jù)也可以導(dǎo)出保存在 txt 文件中。展開圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)“figure”?“coord”? “datamgr”?“r”/“t”右鍵“保存并導(dǎo)出”，輸入文件名“r.txt”/“t.txt”。文件中第一列將保存橫軸頻點，第二列為縱軸相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
基于Lumerical FDTD的等離子體光子晶體分析
等離子體光子晶體是等離子體和介質(zhì)或真空構(gòu)成的周期性結(jié)構(gòu)。通過Lumerical FDTD軟件可以實現(xiàn)分析等立體光子晶體的各項參數(shù)對帶隙的影響。
目標(biāo)結(jié)構(gòu)：PPC方形柱體結(jié)構(gòu)
建模步驟：
1. 點擊Material控件，導(dǎo)入等離子體材料
2. 設(shè)置Plasma材料屬性；
3. 點擊Structure控件，創(chuàng)建結(jié)構(gòu)散射體；
4. 設(shè)置光源，點擊Source控件選擇Plane wave光源。
5. 注意TM波和TE區(qū)別在于polarization angle一個為90，另一個為0；
6. 創(chuàng)建FDTD計算區(qū)域；
7. 對于二維光子晶體，在建模時散射體可以為三維，而計算區(qū)域設(shè)定為二維，三維或二維的設(shè)定取決于FDTD的維度屬性設(shè)置。
8. 插入監(jiān)控板，點擊Monitor下拉選擇下圖所示監(jiān)控板類型，設(shè)置監(jiān)控板屬性；
9. 創(chuàng)建剖分網(wǎng)格；
10. 點擊Check控件下拉選擇材料擬合；
11. 針對Plasma材料進行對應(yīng)頻域的折射率實部和虛部的擬合；
后處理：
12. 最終透射率結(jié)果展現(xiàn)在監(jiān)控板中，點擊查看T結(jié)果，可以在對話框中導(dǎo)出相應(yīng)數(shù)據(jù)；
13. 選擇Expert to…輸出透射譜線，建議txt文件格式輸出數(shù)據(jù)。
最后，如果有FDTD仿真相關(guān)需求，歡迎通過微信公眾號聯(lián)系我們。
微信公眾號：320科技工作室。
展開 光學(xué)的“納米尺度”進化，將拉開“消費光子”的序幕
單個晶體管到集成電路的進化，直接了促成人類信息革命的爆發(fā)，拉開了消費電子的序幕，造就了近50年來無數(shù)的科技奇跡和無數(shù)偉大的企業(yè)。基于對半導(dǎo)體行業(yè)長期發(fā)展的統(tǒng)計，半導(dǎo)體行業(yè)歸納出了所謂的“摩爾定律”——集成電路上可容納的晶體管數(shù)量大約每隔18個月便會增加一倍，性能也隨之翻倍。
但伴隨著摩爾定律走向極限，摩爾定律正畫出一條完美的“S曲線”走向天花板：電芯片的工作原理，是通過操縱器件（晶體管、電阻器以及電容等）中的電子來傳遞信息。但當(dāng)器件達(dá)到納米級時，電子產(chǎn)生隧穿效應(yīng)，使得電子不容易受控，這對器件來說是致命打擊。所以有專家稱，操縱電子的極限已經(jīng)逐步來臨，不能再單純通過縮小器件尺寸、提升集成度來增強性能。
和電子不同，光子具備并行、高速的特性。光路在空中交叉?zhèn)鬏斢只ゲ桓蓴_，同時光計算具有天然的并行性，可以在一個時段內(nèi)同時進行多路計算，且自身能耗非常低，以目前方興未艾的人工智能來看，通過光子可以瞬時的實現(xiàn)卷積運算。也就是說，從未來科技發(fā)展與應(yīng)用來看，光計算是有望代替電計算，演化為下一代高性能計算處理器。
但一直以來，對于“光機電算”四大工程領(lǐng)域中，光的體量不及電之萬一。從C端應(yīng)用來看，光學(xué)的實現(xiàn)主要局限在幾何光學(xué)的設(shè)計理論范疇與冷光學(xué)的工藝制造范疇，比如鏡片、成像等，精度停留在亞毫米和微米級的范疇；從B端應(yīng)用來看，光通訊領(lǐng)域最快的見證了“光”代“電”的趨勢，硅光子技術(shù)正逐步的使得光與電在加速融合。從未來趨勢來看，我們相信，在不久的將來：
1. 基于其物理特性，光必然會從“傳輸”領(lǐng)域逐步向“感知”領(lǐng)域、向“思考”領(lǐng)域逐步進化 ；
2. 伴隨光進入計算的范疇，光學(xué)的理論實踐將從幾何光學(xué)向波動光學(xué)、甚至更深遠(yuǎn)的粒子光學(xué)升級；光學(xué)的工藝制成將從一直以來的冷加工向革新的工藝升級；
3. 光學(xué)組件的成本在終端的比重會超過50%；
4.
展開 TM光入射 六出口光子晶體陣列
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><div contenteditable="false" width="100%"><p><strong>點擊鏈接</strong><a href="https://www.yqgqt.org.cn/z/551473"><strong>https://www.yqgqt.org.cn/z/551473</strong></a>查看我的主頁，有詳細(xì)介紹 <br></p><p>開放群：566811107（資料多，不僅限交流）</p><p>群一：836281296</p><p>群二：594368389 </p><p>群三：1080606488 </p><p>群四： 678357196 </p><p>我的qq： 209870384有興趣的可以加我，交流模型。</p><p>幫忙多關(guān)注我，后續(xù)會有更為詳細(xì)的教程更新！！</p><p><br></p><p> 通過移除光子晶體結(jié)構(gòu)中的一些晶柱，可以產(chǎn)生光子波導(dǎo)，根據(jù)晶柱間距可以得到光子帶隙。在這一光子帶隙內(nèi)，只有特定頻率范圍內(nèi)的波才能通過本例中的波導(dǎo)幾何傳播。</p><p><br></p><p>本模型采用蜂窩狀光子器件，其中移除六條通道，達(dá)到傳輸控制的目的。
展開 基于Rsoft的三芯光子晶體光纖數(shù)值仿真
Rsoft是專門做光子晶體光纖仿真軟件，可以通過utility里面的Arrary Layout 來創(chuàng)建三維光子晶體光纖。建立三維模型時在Dimens中選擇選擇2Dxy。選擇BeamPROP模塊的波束包絡(luò)法對三芯光子晶體光纖進行仿真，圖1為仿真模型，背景為熔融二氧化硅材料，紅色柱體為氣孔，黃色柱體為纖芯。中間纖芯為定為纖芯1，左邊纖芯定為纖芯2，右邊纖芯定為纖芯3。仿真時，光源的Type選擇為Fiber Mode，然后分別對1、2、3的纖芯路徑的能量進行監(jiān)測。
圖1 三芯光子晶體光纖建模圖
如圖2,為三芯PCF的縱向功率分布圖，光源從纖芯1輸入波長為1550nm的光，通過仿真可以看出纖芯1的能量在向纖芯2、纖芯3耦合。因為結(jié)構(gòu)對稱可以從數(shù)值仿真結(jié)果中得出纖芯2、纖芯3耦合的能量相同。當(dāng)給PCF一個彎曲量時纖芯2、纖芯3的能量曲線就不會重合。這是因為距離發(fā)生了改變。
圖2 縱向功率分布圖
圖3為模場分布圖，在開始傳輸時纖芯1的能量高，然后能量會耦合到另外兩個纖芯上。從圖3中可以看出能模態(tài)在纖芯間的耦合。
圖3 模場分布圖
通過軟件中的仿真1330~1700nm波長范圍內(nèi)纖芯1的透射光譜，仿真得到透射光譜有明顯的對比度。并且可以選擇波谷作為傳感的參考點，可以進一步做溫度，磁場，曲率等的仿真，為實驗提供理論支撐。
圖4 透射光譜
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