comsol中rf源的設(shè)定

1、高頻電磁場(chǎng)計(jì)算(RF Module)的波源設(shè)定高頻電磁場(chǎng)計(jì)算，波源設(shè)定是一類常見問題。在光學(xué)領(lǐng)域，電磁波源類型很多，各種激光器(連 續(xù)的脈沖的，直接出射的，波導(dǎo)輸出的，Gaussian/Bessel/Flat-top/Lorentz等等)，熒光分 子在外加激光照射下發(fā)光；微波領(lǐng)域中的天線，矩形波導(dǎo)出射波源之類。當(dāng)計(jì)算一束已知的高斯光束照射到散射體上的電磁場(chǎng)分布時(shí)，光束既可以用背景場(chǎng)定義在計(jì)算域 內(nèi)，也可以定義在邊界上。分子熒光，天線等可

2、以簡(jiǎn)化為點(diǎn)輻射的情況，可通過(guò)點(diǎn)源定義。此外， 可通過(guò)邊電流定義邊界輻射源。電場(chǎng)還是磁場(chǎng)？由于電場(chǎng)與磁場(chǎng)之間滿足法拉第定律，定義電場(chǎng) 時(shí)磁場(chǎng)便確定下來(lái)，所以這里我們只考慮電場(chǎng)的定義。表達(dá)式自定義？無(wú)論定義哪一種源，都無(wú) 外乎把源的模值，或是矢量的各個(gè)分量寫成表達(dá)式或函數(shù)，這一點(diǎn)與其他物理量一致。定義方法 請(qǐng)參考附件中的“1_COMSOL_Multiphysics函數(shù)定義用戶指南”。是否要加時(shí)間項(xiàng)？電磁場(chǎng)求 解研究類型分為頻域和時(shí)域，兩者的

3、波源設(shè)定不同。頻域計(jì)算時(shí)，默認(rèn)所有矢量場(chǎng)值，包括電場(chǎng)、 磁場(chǎng)、電流都以相同頻率隨時(shí)間簡(jiǎn)諧變化。因此，場(chǎng)值均是以空間為變量，不包含時(shí)間部分，而 在時(shí)域計(jì)算時(shí)，光源定義需要給出時(shí)間部分的表達(dá)式。以一個(gè)單頻邊界電場(chǎng)源為例，頻域中定義 出E(x,y)，時(shí)域定義是E(x,y)*exp(i*omega*t)，其中omega是簡(jiǎn)諧變化的角頻率。以下 分電場(chǎng)的空間和時(shí)間部分分別討論：1.空間部分a.點(diǎn)源：點(diǎn)偶極子(Electric point dip

4、ole)/ 簡(jiǎn)化磁流源(Magnetic current)，下圖中畫出了兩種點(diǎn)源附近的電場(chǎng)矢量方向圖，可從分布 判 斷 選 擇 哪 一 種 定 義。b.邊界源：邊界電流、電場(chǎng)、磁流易于理解，此處略。面源定義的常見情況，一種是已知場(chǎng)在邊 界上的分布；另一種是場(chǎng)分布滿足特定的波導(dǎo)模式，而波導(dǎo)模式是需要計(jì)算得到的。對(duì)于已知光 束，若是滿足已知的解析表達(dá)式，比如基模高斯光束(http://en.wikipedia.org/wiki/Gaussi

5、an_beam ) 。 可 通過(guò)在 散射邊 界(Scattering Boundary Condition, SBC)中定義，包括兩個(gè)部分，場(chǎng)分布和波矢方向。? Scattering Boundary CondrUunIncident field: field:wave given by £ field *incident electric field:0 XEQ 0 VWave type：：PhmewavH v 場(chǎng)分布在電場(chǎng)

6、分量中添direction!c. 域 源： 背 景 場(chǎng) 當(dāng) 選 擇 散 射 場(chǎng) 計(jì) 算 (ElectromagneticWaves > Settings > Solved for > Scattered field )時(shí)，可通過(guò)背景 場(chǎng)定義入射光源。需要注意的是，此時(shí)定義的是整個(gè)計(jì)算域上的場(chǎng)強(qiáng)分布，即使是正入射平面波， 也需要給出位相的表達(dá)式。在COMSOL中，電場(chǎng)Ex=E0*exp(-i*k*z), Ey=Ez=0的

7、含義， 是一束向z軸正方向傳播的x方向偏振平面波，這里k是介質(zhì)中的波矢。還需要說(shuō)明的是，在 COMSOL_RF中二維情況下，所謂的TM波，是指磁場(chǎng)分量沿z方向，電場(chǎng)在平面內(nèi)的情況(in-plane vector)，TE 則是電場(chǎng)沿 z 方向偏振(out-of-plane vector)。在模型庫(kù) Model Library > RF Module > TutorialModels > Radar_cross_secti

8、on 中，定義了一個(gè) 角度變換的入射平面波。2.時(shí)間部分時(shí)域計(jì)算中，同頻域分析類似，光源可在點(diǎn)、線、邊界上定義。但能夠定義在面上的 入射邊界條件僅僅是SBC。與頻域分析不同的是，需把時(shí)間項(xiàng)完整的寫出來(lái)，時(shí)間項(xiàng)通常包含 兩部分，簡(jiǎn)諧變化項(xiàng)和包絡(luò)。簡(jiǎn)諧變化項(xiàng)是exp(i*omega*t)，其中omega為角頻率。關(guān)于 時(shí)間包絡(luò)，對(duì)于連續(xù)激光來(lái)說(shuō)，振幅模值不隨時(shí)間變化，相當(dāng)于包絡(luò)是一個(gè)不隨時(shí)間變化的常數(shù)。 對(duì)于脈沖激光，包絡(luò)的形式有很多種，比