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三、培訓大綱： “COMSOL 多場耦合仿真技術與應用”光電專題培訓大綱（三十三期） (1) 案列應用實操教學： 案例一 光子晶體能帶分析、能譜計算、光纖模態計算、微腔腔膜求解 案例二 類比凝聚態領域魔角石墨烯的moir&eacute

COMSOL中的邊界模式分析功能可以分析出光波導入射邊界上的模場分布，為模型添加正確的激勵波源。 三維脊型光波導 光子晶體是周期性排列的不同折射率介質組成的規則光學結構。某個頻率范圍的光波不能在該結構中傳播，也就是說，光子晶體存在帶隙，可以控制光子的運動。一維、二維、三維光子晶體都可以利用COMSOL進行仿真。

初學者對于comsol一開始怎么學習怎么入門，從哪方面入手等不是很清楚，自己盲目的學習有時候會浪費很多時間，可能效果一般，下面是comsol的仿真案例及軟件的基本操作方向，初學的同學可以參考以下內容COMSOL 仿真實踐(RF 及波動光學模塊案例 Step by step 詳解)：1、光子晶體能帶分析、能譜計算、光纖模態計算、微腔腔膜求解；2、類比凝聚態領域魔角石墨烯的 moiré 光子晶體建模以及物理分析

關鍵詞：微結構器件；禁帶效應；等離子體缺陷；開關調控；電磁波調制光子晶體是一種介電常數呈周期變化的材料，通常通過調節介質材料與空氣或其他具有折射率差異材料間的周期排列結構，實現電磁波透射率在特定頻段下出現諧振現象，在當前的電磁調制器件開發中有著極為廣闊的應用前景。

圖3：集成光子器件中的基本結構單元 (a) 定向耦合器， 以及以其為基礎衍生的二級結構單元包括 (b) 馬赫曾德干涉器，(c) 環形諧振器，和 (d) Sagnac 干涉器 圖4：集成馬赫曾德干涉器，分插復用型環形諧振器，以及級聯Sagnac干涉器的幅頻響應對比 圖5：集成一維光子晶體諧振腔，布拉格光柵，以及級聯Sagnac干涉器的幅頻響應對比

盡管工程師們在這方面做了出色的工作，將晶體管從厘米尺度縮小到納米尺度，但重要的是要認識到，最終基本的限制將阻礙這類設備的發展。例如，當一個電子元件的尺寸接近原子水平時，量子效應將導致其功能不穩定。科學和工程界長期以來一直在考慮電子計算機的替代形式。最近引起廣泛關注的一種替代是光學計算——指用光(光子)而不是電流(電子)進行計算。

首先以一維聲子晶體為例： 如上圖，模型左右兩部分是不同的材料，并且在左右方向具有周期排列特征。

FDE solver分析窗口各項設置詳細介紹7.1 模式有效折射率掃描案例實操8.varFDTD solver各項設置詳細介紹8.1 非對稱定向耦合器案例實操9.EME solver分析窗口各項設置詳細介紹9.1 線性錐形波導案例實操10.案例實操10.1 Silicon-on-insulator上任意分束比的超寬帶片上功率分束器10.2 基于一維光子晶體納米孔陣列的多波段全硅

片上波導可能有多種幾何結構，包括肋形、條形、微帶、負載型、倒肋和光子晶體等。 光子晶體光纖光子晶體是光波導的一個新興領域，因為它們的行為與其它波導不同。其中，光不是通過波導的折射率來引導，而是通過光子晶體的結構圖案來引導，因為光不能穿過晶體本身。晶體的光子帶隙會阻擋光的某些波長，類似于半導體中的電子帶隙。光子晶體實際上是“光學半導體”。

“Radius of cylindrical reflector”是圓柱反射腔的半徑，圓柱反射腔用來將第一次通過棒的泵浦光再反射回棒里面。 “Distance of reflector from rod axis”不一定要和反射腔的半徑完全一致，例如反射腔可以是平面的，當然在大部分情況下是相同的。如果沒有反射腔，這一項的參數可以設置很大的數值。

a)一維拓撲光子晶體的介質AB層和結構組成。晶格的單元胞，周期為Λ，寬度為D1和D2，長度為D3。b)一維拓撲光子晶體的模擬能帶圖，顯示最低（黑色）和次低（紅色）能帶。插圖展示了能帶邊緣的交換模式分布，表明當翻轉晶格時，在光子帶隙（淡紫色區域）出現了能帶反轉。c)次低能帶和d)最低能帶的群折射率與波長隨D1和D2變化的色散關系。e)電光速度匹配的慢光MZMs調制器示意圖。

通過聲學、固體力學、流體流動、粒子追蹤等模塊進行復雜物理場的建立或者集合模型 的建立，對聲學微流體泵、聲泳力打印噴嘴、單聲換能器、微流控中聲輻射力場和聲流 場分析等進行仿真。 5. 整個課程通過多個場景案例的應用講解，了解借助 COMSOL在理想或多物理場環境下分析、 評估、預測醫學、機械和通信等行業中涉及的器件的性能的方法，使設計滿足當前和未 來發展。

其中，發光層（EML）厚度從初始的50nm優化至25nm，這一超薄設計顯著減少了光子在活性層內的傳播距離，降低了吸收損耗。同時，電子傳輸層（ETL）厚度從30nm增加至50nm，空穴傳輸層（HTL）厚度從40nm增加至100nm，這種調整優化了載流子注入平衡，同時改變了光學腔的長度，促進了相長干涉效應。