Корзина
Нет отзывов, добавить
RAM Trade company

Модуль волновая оптика

Модуль волновая оптика

Цену уточняйте

  • В наличии
Модуль волновая оптика
В наличии
Цену уточняйте
Модуль волновая оптика
+7 747 949 46 16
Всегда на связи
  • +7 (727) 300 75 43 Офис/ временно отключен
+7 747 949 46 16
Всегда на связи
  • +7 (727) 300 75 43 Офис/ временно отключен
  • График работы
  • Адрес и контакты

Программный пакет для моделирования и оптимизации оптических устройств

Моделирование позволяет проводить валидацию разработок оптических систем, опираясь на экспериментальные данные и теорию. Однако в случае больших оптических структур (имеющих размеры, значительно превышающие длину электромагнитных волн) традиционные методы моделирования отличаются высокой вычислительной сложностью и требуют много времени. Модуль Волновая оптика как расширение программного пакета COMSOL Multiphysics® — отличный выбор для проведения оптических расчетов.

В модуль Волновая оптика включен интерфейс на основе специальной методики огибающей пучка, которая позволяет моделировать большие оптические устройства и требует гораздо меньше вычислительных ресурсов, чем традиционные методы. В модуле также доступен функционал для моделирования нелинейного распространения волн, в т.ч. через задание поляризации доменов. Библиотека материалов включает дисперсионные соотношения для показателей преломления более чем 1400 материалов, включая различные виды стекол, применяемых в линзах, полупроводниковых и других материалах.

При разработке фотонных устройств, интегральной оптики, оптических волноводов, разветвителей, волоконной оптики и других устройств, необходимо учитывать реальные условия работы. Мультифизический функционал, доступный в программном пакете COMSOL®, дает возможность изучать, как другие физические явления, такие как лазерный нагрев, перенос носителей заряда в полупроводниках и упругооптические явления, влияют на оптические структуры.

Моделирование больших протяженных оптических структур с помощью методики огибающей пучка (Beam Envelope)

Для задач волновой оптики требуется численный метод, позволяющий эффективно моделировать и решать сложные задачи. Методика огибающей пучка (Beam Envelope) применяется для описания медленно меняющейся огибающей электрического поля в больших протяженных оптических моделях, при этом она не использует традиционные приближения и аппроксимации. Метод позволяет анализировать отдельные распространяющиеся волны с гораздо меньшим числом элементов сетки По сравнению с традиционными методами такой подход позволяет использовать гораздо меньшее число конечных элементов для разрешения каждой распространяющейся в среде волны.

Таким образом методика на основе огибающей пучка — эффективный и надежный выбор для моделирования в области волновой оптики. Что не менее важно, модуль Волновая оптика включает традиционный полноволновый подход, основанный на прямой дискретизации уравнений Максвелла. Обе этих методики используют в своей основе метод конечных элементов (МКЭ).

 

 

Video Thumbnail

Области применения модуля Волновая оптика

Дополняя базовую платформу COMSOL Multiphysics® модулем Волновая оптика, вы получаете широкий спектр специализированных инструментов для волновых оптических расчетов.

Модуль Волновая оптика включает инструменты для моделирования следующих задач:
  • Фотонные устройства
  • Интегральная оптика
  • Оптические волноводы
  • Разветвители
  • Волоконная оптика
  • Фотонные кристаллы
  • Нелинейная оптика
  • Генерация гармоник со смешением частот
  • Лазеры
    • Cтержневые лазеры
    • Плоские лазеры
    • Дисковые лазеры
    • Полупроводниковые лазеры
    • Лазерный нагрев
    • Распространение лазерных пучков
  • Плазмоны и плазмонные устройства
  • Дифракционные решетки
    • Волоконные брэгговские решетки
    • Гексагональные решетки
  • Рассеяние
    • Оптическое рассеяние
    • Поверхностное рассеяние
    • Рассеяние на наночастицах
  • Поляритоны
  • Терагерцовые устройства
  • Усилители
  • Оптическая литография
  • Оптоэлектроника
  • Оптические датчики
  • Метаматериалы
  • Голографическое хранение данных
  • Графен

Модель волновода на фотонном кристалле, созданная с помощью модуля Волновая оптика.

 

Мультифизические связи:

Доступные непосредственно в модуле Волновая оптика:
  • Лазерный нагрев
Доступные при наличии дополнительных модулей расширения:
  • Оптоэлектроника и физика полупроводников
  • Изменения характеристик компонентов при механических деформациях, напряжениях и тепловом расширении
  • Электрооптические явления
  • Магнитооптические явления
  • Динамооптические явления
  • Акустооптические явления
  • Сочетание геометрической и волновой оптики

Основные функции и возможности, доступные в модуле Волновая оптика

Ниже в интерактивном списке систематизирован и описан ключевой функционал и преимущества модуля Волновая оптика.

Предустановленные физические интерфейсы: моделирование оптических процессов и структур

В модуль Волновая оптика входит набор предопределенных физических интерфейсов для моделирования микрооптических и нанооптических устройств.

Физические интерфейсы модуля Волновая оптика:
  • Electromagnetic Waves, Beam Envelopes (Электромагнитные волны, огибающие пучка)
  • Electromagnetic Waves, Frequency Domain (Электромагнитные волны, частотная область)
  • Electromagnetic Waves, Time Explicit (Электромагнитные волны, временная область с явным решателем)
  • Electromagnetic Waves, Transient (Электромагнитные волны, временная область)

При наличии в лицензии модуля Полупроводники, вы получите доступ к интерфейсам Semiconductor Optoelectronics, Beam Envelopes (Полупроводниковая оптоэлектроника, огибающие пучка) и Semiconductor Optoelectronics, Frequency Domain (Полупроводниковая оптоэлектроника, частотная область).

Настройки физики и физических интерфейсов: задание рассеяния, периодичности и разрывов для полей и поверхностей

Модуль Волновая оптика позволяет легко и быстро создавать модели в двухмерных, двухмерных осесимметричных и трехмерных постановках. Доступно задание различных фундаментальных и специализированных условий и настроек.

Граничные условия, доступные в модуле Волновая оптика:
  • Порты
  • Численные (Numeric)
  • Аналитические формы
  • Пользовательские
  • Периодические порты с указанием порядка дифракции
  • Условие рассеяния
  • Условие согласованной границы
  • Периодические условия
  • Периодичность Флоке (Блоха)
  • Переходное граничное условие
  • Условие непрерывности поля
  • Поток/источник
  • Идеальный электрический проводник
  • Идеальный магнитный проводник
  • Импедансное граничное условие
  • Поверхностная плотность тока
  • Поверхностная плотность магнитного тока
  • Электрическое поле
  • Магнитное поле

Моделирование на основе пользовательских уравнений: описание уникальных оптических материалов

 

Программный пакет предоставляет полный доступ к модели: свойства материала, определяющие уравнения Максвелла, и граничные условия можно изменять напрямую. Гибкость пакета позволяет создавать пользовательские материалы со специально разработанными свойствами, в том числе метаматериалы, гиромагнитные и хиральные среды. Моделирование на основе пользовательских уравнений (Equation-based modeling) позволяет точно задавать требуемые входные и выходные данные оптической модели, не прибегая к дополнительным предположениям и приближениям.

Гибкость моделирования, основанное на пользовательских уравнениях, встроенные и пользовательские материалы предоставляют следующие возможности по заданию:
  • Показателя преломления
  • Диэлектрической проницаемости, магнитной проницаемости и электрической проводимости
  • Градиентного и комплексного показателя преломления
  • Свойств материала, зависящих от частоты
  • Анизотропных свойств
  • Потерь
  • Нелинейных явлений
    • Неоднородностей
  • Дисперсионных сред
    • На основе модели Друде — Лоренца
    • На основе модели Дебая
    • На основе модели Зельмейера
  • Переменных, связанных с частотой
  • Переменных, связанных с длиной волны
  • Гиромагнитных сред
  • Хиральных сред
  • Метаматериалов со специально разработанными свойствами
  • Тензора 3х3 для анизотропных свойств
  • Структур с периодичностью Флоке и дифракционными модами высокого порядка

Автоматическое построение сетки для эффективного моделирования задач волновой оптики

Модуль Волновая оптика содержит средства автоматического построения сетки, которые позволяют разрешать в расчете на основе метода конечных элементов и современных решателей длины волн, характерные для электромагнитных явлений. Доступны несколько типов конечных элементов.

Типы конечно-элементных сеток в модуле Волновая оптика:
  • Тетраэдрические
  • Гексаэдрические
  • Призматические
  • Пирамидальные
  • Треугольные
  • Четырехугольные
  • Периодические
  • Линейные дискретизации элементов и дискретизации элементов высокого порядка, основанные на узлах и ребрах
  • Сочетания тетраэдрических, призматических, пирамидальных, гексаэдрических, треугольных и четырехугольных элементов

Используемые численные методы и доступные типы исследований для решения задач волновой оптики

 

Модуль Волновая оптика содержит большой набор апробированных и верифицированных решателей и типов исследований. Доступны расчеты на собственные частоты, расчеты в частотной области и в области длин волн, а также граничный модальный анализ.

Численные методы, доступные в модуле Волновая Оптика:
  • Полноволновый метод расчета распространения волн на основе метода конечных элементов (FEM)
  • Методика огибающей пучка (beam envelope) на основе метода конечных элементов (FEM)
    • В однонаправленном режиме
    • В двунаправленном режиме
Типы исследований, доступные в модуле Волновая Оптика:
  • Анализ на собственные частоты
  • Анализ мод
  • Расчеты в частотной области и в области длин волн
  • Анализ во временной области
  • Адаптивный расчет в частотной области (Adaptive Frequency Sweep

Инструменты постобработки: расчет пропускания и отражения, визуализация э/м полей

 

Результаты моделирования можно представить в ясной и понятной форме. Инструменты постобработки в модуле Волновая оптика позволяют рассчитать матрицы параметров рассеяния (S-параметров), свойства пропускания, отражения и многое другое. Модуль также включает более сложные инструменты для отображения и постобработки произвольных полевых величин.

Инструменты постобработки в модуле Волновая оптика:
  • Интегрирование, расчет и визуализация
    • Компоненты электрического поля
    • Компоненты магнитного поля
    • Энергия
    • Поток мощности
    • Составные полевые величины
    • Плотности потерь мощности
  • Расчет и экспорт
    • Матрицы S-параметров рассеяния
    • Коэффициенты пропускания и отражения

 Приложения для моделирования: настраивайте входные и выходные данные для упрощения процесса моделирования

 

Подумайте, сколько времени и сил вы могли бы вложить в новые проекты, если бы вам не приходилось запускать одни и те же модели и проводить однотипные расчеты для других ваших коллег, менее знакомых с численным моделированием в целом и пакетом в частности. С помощью Среды разработки приложений вы можете создавать приложения для моделирования на основе моделей COMSOL, которые упрощают процесс моделирования, ограничивая изменение входных данных и контролируя выходные данные, выводя только нужные для конечного пользователя результаты. С их помощью ваши коллеги смогут проводить типовые расчеты самостоятельно.

Интерфейс приложений для моделирования (Simulation Apps) позволяет легко изменять конструкционные параметры или расчётные данные, например, длину волны, и выполнить любое требуемое количество проверок и повторных расчетов. С помощью приложений вы можете ускорить процесс проведения своих собственных исследований. Кроме того, можно предоставить доступ к приложениям своим коллегам, чтобы они самостоятельно выполняли свои расчеты, освобождая ваше время и силы для других задач.

Рабочий процесс создания и использования приложений для моделирования очень прост:

  1. Создайте для вашей сложной волновой оптической модели простой пользовательский графический интерфейс (приложение).
  2. Настройте приложение для ваших нужд, выбирая нужные входные и выходные данные, которые будут доступны пользователям.
  3. Используйте продукт COMSOL Server™ для удаленного хранения и систематизации приложений и предоставления к ним доступа вашим коллегам и/или заказчикам.
  4. Ваши коллеги и/или заказчики смогут проводить заданные в приложении типовые расчеты и проекты без вашей помощи.

Используя функционал приложений для моделирования вы сможете предоставить доступ к численным расчетам и проектированию вашим коллегам внутри отдела или лаборатории, всей организации целиком, студентам и аспирантам, клиентам и заказчикам.

Разработка фотонных устройств и оптических волноводов с учетом реальных условий работы

Таким образом, процесс моделирования остается тем же самым, какую бы прикладную физическую задачу вы ни решали. Чтобы спроектированная оптическая конструкция или устройство могли работать в реальных условиях, необходимо учитывать, как на него влияют другие физические явления. С программным пакетом COMSOL Multiphysics® и модулем Волновая оптика можно легко объединять различные физические явления в рамках одного анализа.

Многие прикладные задачи волновой оптики включают различные физические явления, в частности, теплопередачу при лазерном нагреве, механику конструкций для динамооптических задач или физику полупроводниковых лазеров. Мультифизическое моделирование позволяет объединить все эти явления в одной модели и изучать их совместно.

На ваш продукт влияют явления, относящиеся к другим разделам физики? Добавьте к модулю Волновая оптика любые другие модули расширения, которые сочетаются с базовой платформой COMSOL Multiphysics®. Благодаря этому можно использовать привычный процесс моделирования в различных прикладных областях физики.

Характеристики
Основные
Производитель  COMSOL
Страна производительРоссия
Информация для заказа
  • Цена: Цену уточняйте