“COMSOL Multiphysics多物理场仿真技术与应用”光电专题（二十九期）

(一) 案列应用实操教学：

案例一

光子晶体能带分析、能谱计算、光纤模态计算、微腔腔膜求解

案例二

类比凝聚态领域魔角石墨烯的moiré 光子晶体建模以及物理分析

案例三

传播表面等离激元和表面等离激元光栅等

案例四

超材料和超表面仿真设计，周期性超表面透射反射分析

案例五

光力、光扭矩、光镊力势场计算

案例六

波导模型（表面等离激元、石墨烯等）本征模式分析、各种类型波导传输效率求解

案例七

光-热耦合案例

案例八

天线模型

案例九

二维材料如石墨烯建模

案例十

基于微纳结构的电场增强生物探测

案例十一

散射体的散射,吸收和消光截面的计算

案例十二

拓扑光子学：拓扑边缘态和高阶拓扑角态应用仿真

案例十三

二硫化钼的拉曼散射

案例十四

磁化的等离子体、各向异性的液晶、手性介质的仿真

案例十五

光学系统的连续谱束缚态

案例十六

片上微纳结构拓扑优化设计(特殊情况下，利用二维系统来有效优化三维问题)

案例十七

形状优化反设计：利用形状优化设计波导带通滤波器

案例十八

非厄米光学系统的奇异点：包括PT对称波导结构和光子晶体板系统等

案例十九

微纳结构的非线性增强效应，以及共振模式的多极展开分析

案例二十

学员感兴趣的其他案例

(一) 软件操作系统教学：

COMSOL软件入门

初识COMSOL仿真——以多个具体的案例建立COMSOL仿真框架，建立COMSOL仿真思路，熟悉软件的使用方法

①参数，变量，探针等设置方法、几何建模

②基本函数设置方法，如插值函数、解析函数、分段函数等

③特殊函数的设置方法，如积分、求极值、求平均值等

④高效的网格划分

①特殊变量的定义，如散射截面，微腔模式体积等

②如何利用软件的绘图功能绘制不同类型的数据图和动画③数据和动画导出

④不同类型求解器的使用场景和方法

①COMSOL中求解电磁场的步骤

②RF、波动光学模块的应用领域

①亥姆霍兹方程在COMSOL中的求解形式

②RF方程弱形式解析，以及修改方法(模拟特殊本构关系的物质)

③深入探索从模拟中获得的结果（如电磁场分布、功率损耗、传输和反射、阻抗和品质因子等）

①完美磁导体和完美电导体的作用和使用场景

②阻抗边界条件、过度边界条件、散射边界条件、周期性边界条件的作用

③求解域条件：完美匹配层的理论基础和使用场景、PML网格划分标准

④远场域和背景场域的使用

⑤端口使用场景和方法

⑥波束包络物理场的使用详解

①散射边界和端口边界的使用方法和技巧（波失方向和极化方向设置、S参数、反射率和透射率的计算和提取、高阶衍射通道反射投射效率的计算）

② 频域计算、时域计算

③点源,如电偶极子和磁偶极子的使用方法

④背景场的作用及使用方法

①计算模拟中各向同性,各向异性,金属介电和非线性等材料的设置

②二维材料,如石墨烯、MoS2的设置

③特殊本构关系材料的计算模拟(需要修改内置的弱表达式)

① 精确仿真电磁场所需的网格划分标

②网格的优化

③案列教学

①COMSOL WITH MATLAB 进行复杂的物理场或者集合模型的建立(如超表面波前的衍射计算)

②COMSOL WITH MATLAB 进行复杂函数的设置(如石墨烯电导函数的设置和仿真)

③COMSOL WITH MATLAB 进行高级求解运算和后处理

④COMSOL WITH MATLAB求解具有色散材料的能带