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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 6.1 では, 誘電体散乱機能, 2D 軸対称の直線偏光平面波背景場機能, および新しいチュートリアルモデルが導入されています. これらのアップデートと詳細については, 以下をお読みください.
電磁波 (境界要素) インターフェースによる誘電体散乱
電磁波と誘電物体との相互作用が, 関連する遠方場散乱特性の計算を含む境界要素法でサポートされるようになりました. 新しい機能は, 電磁波 (境界要素) インターフェースで利用できます. 各誘電散乱体ドメインに波動方程式 (電気) ノードを追加する必要があります. さらに, 遠方場計算ノードを追加して, 散乱振幅などの遠方場の量を評価できます. この機能は, 新しい Optical Yagi-Uda Antenna モデルで実証されています.
積層インピーダンス境界条件
新しい機能により, 表皮厚が小さい基板上の複数の薄い層をモデル化できます. これには, たとえば, 金属表面上の薄い誘電体コーティングのモデリングが含まれます. このような薄層は, 電磁波 (周波数領域) インターフェースで利用可能な積層インピーダンス境界条件機能を使用して記述できます. これには, グローバル材料の積層材料と材料ノードの積層材料リンクを組み合わせる必要があります. この機能は, Enhanced Coating for a Microelectromechanical Mirror で実証されています.
積層遷移境界条件
電磁波 (周波数領域) インターフェースの積層遷移境界条件は, 電磁波 (ビームエンベロープ) インターフェースにも追加されました. 積層遷移境界条件も更新され, 遷移境界条件で使用可能なすべての材料モデルが含まれるようになりました. これにより, 境界条件の材料パラメーターの定義が簡素化されます.
2D 軸対称の直線偏光平面波背景場
任意の偏光と入射角を持つ直線偏光平面波背景場タイプが 2D 軸対称で使用できるようになり, 展開方法が使用されます. 平面波励起下での回転体の散乱をモデル化するのに適しています. 同じ問題を 3D でモデル化する場合と比較すると, 2D 軸対称モデルは, 特に電気的に大きな散乱体の場合に使用するメモリと時間が大幅に少なくなり, より高密度のメッシュを使用して精度を向上させることが容易になります. 2D 軸対称で直線偏光平面波背景場を使用すると, 方位角モード番号の補助スイープが自動的に追加されます. 完全な解を構築するには, ポスト処理で各方位角モードからの寄与を合計する必要があります. この機能は, 新しいモデル Cloaking of a Cylindrical Scatterer with Graphene (Wave Optics) で実証されています.
便利な対称面機能
対称面機能は, 完全電気伝導体 (PEC) および完全磁気伝導体 (PMC) 対称面の定義を簡素化します. この機能は, 対称性を考慮してモデルサイズを縮小する際に, 完全な電気伝導体と完全な磁気伝導体の境界条件の代わりに使用できます. さらに, 対称面機能のタイプと位置に関する情報は, 遠方場を計算するとき, および解析的ポートモード場と集中ポートインピーダンスを定義するときに使用されます. この新機能は, 次のモデルで確認できます:
有限要素法 (FEM)-境界要素法 (BEM) マルチフィジックスカップリング
新しい FEM-BEM カップリング機能により, 電磁波のハイブリッド FEM-BEM モデルの設定が簡素化されます. これは, モデルウィザードで電磁波 (FEM-BEM) マルチフィジックスインターフェースとして利用できます. これは, 電磁波 (周波数領域) および電磁波 (境界要素) インターフェースを新しい電場連成マルチフィジックスカップリング機能と組み合わせたものです.
弱定式ポートオプション
ポート境界で電場を展開する場合, 新しい弱ポート定式化は, 展開係数 (S パラメーター) のスカラー従属変数を追加し, 弱表現のみを使用して境界上の S パラメーターと接線電場を解きます. 拘束条件が使用されていないため, この定式化では, 解を求める際に拘束除去のステップが完全に削除されます. この新しいポートの定式化は, バージョン 6.0 で導入された高速のないポートの定式化に取って代わります.
この新しいポート定式化は, 以下モデルのような, ポートを使ったほぼ全てのモデルで確認できます:
2D 軸対称の共変定式化
2D 軸対称定式化では, 面外従属変数を次のように定式化すると有益です
,
これは共変定式化と呼ばれています. ここで, Ψ は従属変数で 
は径座標です. 面外電場成分は
で計算されます. 共変定式化は, 数値安定性と精度の点で優れたパフォーマンスを発揮します. 以前のバージョンと比較して, 固有振動数シミュレーションはより少ない固有振動数を返すことができます. 解の精度は高くなり, 非物理解は少なくなります.
この定式化は, モード解析と境界モード解析を除くすべてのスタディタイプで使用され, 次のモデルで表示できます:
- cylinder_graphene_cloak
- step_index_fiber_bend
- vertical_cavity_surface_emitting_laser
- whispering_gallery_mode_resonator
散乱および適合境界条件の励起場なしオプション
電磁波 (ビームエンベロープ) インターフェースの散乱境界条件と適合境界条件には, 入射場パラメーターのデフォルトオプションである入射場なしの値が追加されました. 境界に出力波しかない場合は, このオプションを使用できます. 次の既存のモデルは, このオプションを強調しています:
計算前の解析ポートモード場の表示
矩形, 円形, および同軸ポートタイプのモード場は, 解析関数によって記述されます. このバージョンでは, シミュレーションを実行する前に, ポート境界が主軸に平行であるという条件で, これらのポートモードタイプをプレビューできます.
上流流束定式化
電磁波 (陽的時間発展) インターフェースの波動方程式ノードの流束タイプパラメーターには, 上流流束オプションも含まれるようになりました. このオプションを使用すると, デフォルトの Lax-Friedrichs フラックスパラメーターを使用した場合に発生する可能性がある, 完全電気伝導体 (PEC) エッジ周辺の過散逸が原因で精度が低くなる可能性がある S パラメーター計算を改善できます.
表皮厚計算機
新しい表皮厚計算機機能を使用して表皮厚を計算できます. 表皮厚は, 材料の導電率または抵抗率によって定義できます. これは, 特定の境界条件の適用が適切かどうかを判断するのに役立ちます. 表皮厚計算機は, インピーダンス境界条件, 遷移境界条件, 積層インピーダンス境界条件, および積層遷移境界条件機能の設定で使用できます. 表皮厚計算機機能は, 次のモデルで紹介されています:
新しいチュートリアルモデル
COMSOL Multiphysics® バージョン 6.1 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.
光学リング共振器ノッチフィルター 3D
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optical_ring_resonator_3D
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光学 Yagi-Uda アンテナ
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optical_yagi_uda_antenna
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グラフィンによる円筒散乱体のクローキング
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cylinder_graphene_cloak
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グラフィンメタマテリアル完全吸収体
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graphene_metamaterial_perfect_absorber
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MEMS ミラーの強化コーティング
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enhanced_mems_mirror_coating
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テーパー導波路
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tapered_waveguide
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