Points forts de COMSOL Multiphysics^® 6.1

Mises à jour du module Wave Optics

Pour les utilisateurs du module Wave Optics, la version 6.1 de COMSOL Multiphysics^® introduit la fonctionnalité de diffusion diélectrique, la fonctionnalité de champ diffusé d'onde plane polarisée linéairement en 2D-axisymétrique, ainsi que de nouveaux tutoriels. Découvrez ces mises à jour et bien plus encore ci-dessous.

Diffusion sur diélectrique avec l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière

L'interaction des ondes électromagnétiques avec des objets diélectriques est désormais supportée par la méthode des éléments de frontière, y compris le calcul des propriétés de diffusion en champ lointain associées. La nouvelle fonctionnalité est disponible dans l'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière. Elle nécessite l'ajout d'un nœud Equation d'onde, électrique à chaque domaine de diffuseur diélectrique. Un nœud Calcul du champ lointain peut également être ajouté pour évaluer les quantités de champ lointain telles que l'amplitude de diffusion. Le nouveau modèle Antenne optique Yagi-Uda montre une implémentation de cette nouvelle fonctionnalité.

Un deuxième nœud Equation d'onde, électrique est sélectionné dans la fenêtre Constructeur de modèle, représentant les diffuseurs en aluminium. Le premier nœud Equation d'onde, électrique représente le domaine d'air infini.

Condition d'impédance de frontière multicouche

Une nouvelle fonctionnalité vous permet de modéliser plusieurs couches minces au-dessus d'un substrat avec une faible épaisseur de peau, comme des revêtements diélectriques minces sur une surface métallique. Ces couches minces peuvent être décrites à l'aide de la fonctionnalité Condition d'impédance de frontière multicouches, disponible dans l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel. Elle nécessite la combinaison d'un Matériau multicouches dans le nœud global Matériaux et d'un lien Matériau multicouches dans le nœud Matériaux. Cette fonctionnalité est disponible dans le nouveau modèle Revêtement amélioré d'un miroir microélectromécanique.

Condition limite de transition sur frontière multicouches

La Condition de transition à la frontière multicouches de l'interface Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel a été ajoutée à l'interface Ondes électromagnétiques, enveloppes de faisceau. La Condition de transition à la frontière multicouches a également été mise à jour pour inclure tous les modèles de matériaux disponibles pour la Condition de transition à la frontière, ce qui simplifie la définition des paramètres de matériaux pour la condition limite.

Onde plane polarisée linéairement en 2D-axisymétrique en champ ambiant

Le type de champ ambiant Onde plane polarisée linéairement avec une polarisation et un angle d'incidence arbitraires est maintenant disponible pour le 2D-axisymétrique et utilise une méthode d'expansion. Il convient à la modélisation de la diffusion d'objet à symétrie de révolution excitée par des ondes planes. Par rapport à la modélisation du même problème en 3D, le modèle 2D-axisymétrique utilise beaucoup moins de mémoire et de temps de calcul, en particulier pour les diffuseurs électriquement grands, et facilite l'utilisation d'un maillage plus dense pour une meilleure précision. Lors de l'utilisation du champ ambiant d'onde plane polarisée linéairement en 2D-axisymétrique, un balayage auxiliaire du nombre de modes azimutaux est automatiquement ajouté. Pour construire la solution complète, la somme de la contribution de chaque mode azimutal est nécessaire en post-traitement. Vous pouvez voir la démonstration de cette fonctionnalité dans le nouveau modèle Camouflage d'un diffuseur cylindrique avec du graphène (Wave Optics).

Nouvelle fonctionnalité Plan de symétrie plus facile à utiliser

La fonctionnalité Plan de symétrie simplifie la définition des plans de symétrie du conducteur électrique parfait (PEC) et du conducteur magnétique parfait (PMC). Cette fonctionnalité est utilisée à la place des conditions limites Conducteur électrique parfait et Conducteur magnétique parfait lors de la simplification de la taille du modèle pour des raisons de symétrie. De plus, les informations sur le type et l'emplacement des fonctionnalités Plan de symétrie sont utilisées lors du calcul des champs lointains et de la définition des champs analytiques d'un Port et de l'impédance de Port réduit. Vous pouvez voir cette nouvelle fonctionnalité dans les modèles suivants:

• scattering_nanosphere
• self_focusing
• fabry_perot_resonator

L'utilisation des nœuds du plan de symétrie dans le modèle tutoriel de diffusion optique à partir d'une nanosphère d'or.

Couplage multiphysique méthode des éléments finis (FEM)–méthode des éléments de frontière (BEM)

Une nouvelle fonctionnalité de couplage FEM-BEM simplifie la configuration des modèles hybrides FEM-BEM pour les ondes électromagnétiques. Elle est disponible dans l'assistant de modèle sous la forme d'une interface multiphysique Ondes électromagnétiques, FEM-BEM, qui combine les interfaces Ondes électromagnétiques, domaine fréquentiel et Ondes électromagnétiques, éléments de frontière avec une nouvelle fonctionnalité de couplage multiphysique Couplage de champ électrique.

Option de port en formulation faible

Lors de l'expansion du champ électrique sur une frontière de port, la nouvelle formulation de port en Formulation faible ajoute une variable dépendante scalaire pour le coefficient d'expansion (le paramètre S), puis résout les paramètres S et le champ électrique tangentiel sur la frontière en utilisant uniquement une expression faible. Puisqu'aucune contrainte n'est utilisée, cette formulation élimine complètement l'étape d'élimination des contraintes lors de la résolution, ce qui permet des calculs plus efficaces. Cette nouvelle formulation de port remplace la formulation de port sans contrainte qui a été introduite dans la version 6.0.

Cette nouvelle formulation de port est présente dans presque tous les tutoriels basés sur le port, incluant les modèles suivants:

• optical_ring_resonator_3d (nouveau)
• plasmonic_wire_grating (nouveau)
• hexagonal_grating

Formulation covariante en 2D-axisymétrique

Dans la formulation 2D-axisymétrique, il est avantageux de formuler la variable dépendante hors du plan comme suit

,

que l'on appelle la formulation covariante. Ici, Ψ est la variable dépendante et est la coordonnée radiale. La composante du champ électrique hors du plan est ainsi calculée comme suit

La formulation covariante présente de meilleures performances en termes de stabilité et de précision numériques. Par rapport aux versions précédentes, les simulations de fréquences propres peuvent renvoyer moins de fréquences propres; cependant, les solutions renvoyées sont plus précises et contiennent moins de solutions parasites.

Cette formulation est utilisée pour tous les types d'études, à l'exception de l'Analyse de mode et de l'Analyse de mode sur frontière et peut être visualisée dans les modèles suivants:

• cylinder_graphene_cloak
• step_index_fiber_bend
• vertical_cavity_surface_emitting_laser
• whispering_gallery_mode_resonator

Option Pas de champ incident pour les conditions de diffusion à la frontière

Pour les Conditions de diffusion à la frontière et Condition de frontière adaptée de l'interface Ondes électromagnétiques, enveloppes de faisceau, l'option par défaut pour le réglage de Champ incident prend maintenant la valeur Pas de champ incident. Vous pouvez utiliser cette option s'il n'y a que des ondes sortantes à la frontière. Les modèles existants suivants mettent en évidence cette option:

• brewster_interface
• beam_splitter
• fabry_perot_resonator

Affichage des modes du port analytique avant calcul

Les champs de mode des types de port Rectangulaire, Circulaire et Coaxial sont décrits par des fonctions analytiques. Dans cette version, ces types de mode de port peuvent être prévisualisés avant d'exécuter les simulations, à condition que les frontières du Port soient parallèles aux axes principaux.

Les réglages du Port et le champ pour le mode rectangulaire TE₁₀. Le bouton Afficher est situé à côté de la liste déroulante Type de mode.

Formulation décentrée du flux

Le paramètre Type de flux dans le nœud Equations d'onde de l'interface Ondes électromagnétiques, solveur explicite en temps comprend maintenant aussi une option Décentrement du flux. Cette option peut être utilisée pour améliorer les calculs de paramètres S qui peuvent avoir une faible précision en raison de la surdissipation autour des bords de conducteurs électriques parfaits (PEC), qui peut se produire lors de l'utilisation du type de flux par défaut Lax-Friedrichs.

Calculateur d'épaisseur de peau

Une nouvelle fonctionnalité de calculateur de l'épaisseur de peau peut être utilisée pour calculer l'épaisseur de peau, qui peut être définie par la conductivité électrique ou la résistivité d'un matériau. Cela aide à déterminer si l'application d'une condition aux limites particulière est appropriée. Le Calculateur de l'épaisseur de peau est disponible dans les réglages des fonctionnalités Condition d'impédance de frontière, Condition de transition de frontière, Condition d'impédance de frontière multicouche et Condition de transition de frontière multicouches. La fonctionnalité Calculateur de l'épaisseur de peau est disponible dans les modèles suivants:

• beam_splitter
• enhanced_mems_mirror_coating
• graphene_metamaterial_perfect_absorber

Nouveaux tutoriels

La version 6.1 de COMSOL Multiphysics^® apporte plusieurs nouveaux tutoriels au module Wave Optics.

Filtre coupe-bande à base de résonateur annulaire optique 3D

Modèle d'anneau optique 3D utilisant des pièces de la bibliothèque de pièces du module Wave Optics. Les résultats montrent la distribution du champ à la longueur d'onde de résonance.

Nom de l'application:
optical_ring_resonator_3D
Lien de téléchargement de l'application

Antenne optique Yagi-Uda

L'interface Ondes électromagnétiques, éléments de frontière est utilisée pour modéliser une antenne optique Yagi-Uda faite de nanofils d'aluminium. Les résultats montrent le diagramme de rayonnement en champ lointain de l'antenne, alimentée par un dipôle électrique ponctuel.

Nom de l'application:
optical_yagi_uda_antenna
Lien de téléchargement de l'application

Invisibilité d'un diffuseur cylindrique avec revêtement en graphène

Champ diffusé d'une onde plane polarisée linéairement dans un modèle 2D-axisymétrique. Les résultats montrent une comparaison des distributions de champ autour d'un diffuseur cylindrique avec et sans revêtement de graphène.

Nom de l'application
cylindre_graphène_cloak
Lien de téléchargement de l'application

Absorbeur parfait en métamatériau à base de graphène

Absorbeur térahertz (THz) en métamatériau à base de graphène, qui consiste en une structure en filet.

Nom de l'application:
graphene_metamaterial_perfect_absorber
Lien de téléchargement de l'application

Revêtement amélioré d'un miroir microélectromécanique

Comparaison des spectres de réflectance du miroir, avant et après l'optimisation de l'épaisseur de la couche mince de revêtement diélectrique.

Nom de l'application:
enhanced_mems_mirror_coating
Lien de téléchargement de l'application

Guide d'ondes à section variable

La distribution du champ électrique d'un guide d'ondes à section variable avec une onde qui se propage, modélisée à l'aide de l'interface Ondes électromagnétiques, enveloppes de faisceau.

Nom de l'application:
tapered_waveguide
Lien de téléchargement de l'application