波動光学モジュールアップデート

波動光学モジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics® バージョン5.6 は, より高速なポートスイープ, 偏光プロットタイプ, およびいくつかの新しいチュートリアルモデルのための新しいスタディステップを提供します. これらについての詳細は以下をご覧ください.

偏光プロットタイプ

偏光プロットタイプは, 周波数選択表面やメタマテリアルなど, 周期構造に見られるさまざまな回折次数の偏光状態を示します. 周期ポートがシミュレーションに含まれている場合のデフォルトのプロットに使用され, ポスト処理時に手動で追加できます. この新しいプロットタイプは, Hexagonal Grating (Wave Optics) モデルで使用されています.

Polarization states plotted for three diffraction orders where the phases are shown in rainbow radians. Polarization plot example ヘキサゴナルグレーティングモデルにおける3つの異なる回折次数に対応する偏光状態

電磁波 (過渡)インターフェースの周波数対時間FFTスタディ

時間FFTスタディタイプを使用して, 最初に広帯域過渡調査を行います. 次に, 時間領域データを高速フーリエ変換(FFT)を使用して周波数領域に変換します. このスタディタイプは, 波動光学モジュールの電磁波, 過渡インターフェースで使用できるようになりました. この新機能は, Time to Frequency FFT Analysis of a Distributed Bragg Reflector モデルで確認できます.

A 1D plot of transmittance comparing results for a time-to-frequency FFT study and a regular frequency sweep, where the two lines are nearly identical. A time-to-frequency FFT example 時間-周波数 FFT スタディ (青) と通常の周波数スイープ (緑) を使った分布型ブラッグ反射器 (DBR) の透過率

モード解析における斜め入射散乱境界条件

モード解析では, 散乱境界条件で斜めの入射角を使用できるようになりました. つまり, 境界に接線方向に向けられたモードの伝搬定数と残りの法線成分で構成される波数ベクトルを使用して, 波を効率的に吸収できるということです. これにより, 損失のある導波管のモード解析での損失計算が改善されます. この新機能は, Leaky Modes in a Microstructured Optical Fiber モデルで確認できます.

Four 2D models of a microstructured optical fiber, visualizing different patterns in a rainbow color table for tangential electric field, tangential magnetic field, longitudinal electric field, and longitudinal magnetic field. Microstructured optical fiber model このグラフは, 微細構造光ファイバーの2つの縮退HE11のようなモードの1つについて, 接線方向および縦方向の電場と磁場のノルムを示しています.

ガウスビーム振幅を制御するための入力電力

ガウシアンビームの背景場および, 散乱境界条件, 適合境界条件における場の入力において, 入力電力によってビーム振幅値を指定できるようになりました. これは Self-Focusing モデルに使われています.

The electric field of a Gaussian beam modeled in a rainbow color table Gaussian beam amplitude example 強度に依存する屈折率を持つ媒体を通過するガウシアンビーム伝播の正規化された電界. 強度が高いほど屈折率が大きくなり, ビームの焦点距離が小さくなります.

一般式で定義された基準点

散乱境界条件および適合境界条件への参照点サブ機能は, 一般的なベクトル式から指定できるようになりました. これにより, これらの境界条件に対する入力ガウシアンビームの伝搬方向のパラメータ化が簡単になります.

A circle with a red, white, and blue striped pattern visualizing a Gaussian beam. Gaussian beam

円の中心にある焦点面へ向かう任意の方向に伝搬するガウシアンビーム

関連する材料特性グループ間の材料パラメーター同期

比誘電率, 屈折率, 損失正接, および誘電損失の材料特性により, グループ間の材料パラメーターを同期させることができます. したがって, 材料が追加され, 屈折率材料特性グループで指定されると, 波動方程式の電束密度設定, 電気ノードによって指定された場合, 前述の材料モデルのいずれかになります. 必要なパラメーターが材料で 直接利用できない場合, パラメーターは同期ルールに基づいて作成されます.

新しい回転形状関数

第2種Nédélec有限要素が利用可能になりました. この要素タイプ, つまり形状関数は, 各場の成分の全ての方向に完全な多項式次数を持ちます. これにより, 形状次数が低い場合やメッシュが粗い場合の特定の有限要素問題の解が得られ, ポスト処理で結果の場がより滑らかに見えるようになります. この新機能は Orbital Angular Momentum Beam モデルで使われています.

A rainbow phase plot of an orbital angular momentum beam. Demonstrating the new curl shape function 軌道角運動量ビーム. 新しい回転形状関数を使用したことによって, 位相プロットがよりスムーズに見えます.

高速ポートスイープの求解

新しいスタディステップ, 周波数領域ソーススイープ, を使用して, 完全なSパラメーター行列を計算するポートと集中ポート間でスイープする周波数領域スタディを実行します. このスタディステップの設定は, 周波数領域スタディステップの設定と同様であり, パラメトリックスイープステップを必要とする従来のポートスイープよりもはるかに単純です. この新機能は H-Bend Waveguide 3D モデルで使われています.

新しいチュートリアルモデル

COMSOL Multiphysics® バージョン5.6 ではいくつかの新しいチュートリアルモデルが波動光学モジュールに追加されました.