Wave Optics Module

Neue App: Plasmon-Drahtgitter-Analysator

Mit dieser Anwendung werden die Koeffizienten der Brechung, Reflexion und Beugung erster Ordnung als Funktionen des Einfallswinkels für ein Drahtgitter auf einem dielektrischen Substrat berechnet. Für den Einfallswinkel einer ebenen Welle wird ein Sweep vom Normalwinkel zum Glanzwinkel auf der Gitterstruktur ausgeführt. Die Anwendung zeigt auch den Betrag des elektrischen Feldes für mehrere Gitterperioden für einen ausgewählten Einfallswinkel.

Mit der App werden die Beugungswirkungsgrade für die übertragenden und reflektierten Wellen (m = 0) und die Beugung erster und zweiter Ordnung (m = ±1 und ±2) als Funktionen des Einfallswinkels für ein Drahtgitter auf einem dielektrischen Substrat berechnet. Sie können die Wellenlänge, Polarisation, Materialeigenschaften, Wellenperiodenzahl und den Radius ändern. Mit der App werden die Beugungswirkungsgrade für die übertragenden und reflektierten Wellen (m = 0) und die Beugung erster und zweiter Ordnung (m = ±1 und ±2) als Funktionen des Einfallswinkels für ein Drahtgitter auf einem dielektrischen Substrat berechnet. Sie können die Wellenlänge, Polarisation, Materialeigenschaften, Wellenperiodenzahl und den Radius ändern.

Mit der App werden die Beugungswirkungsgrade für die übertragenden und reflektierten Wellen (m = 0) und die Beugung erster und zweiter Ordnung (m = ±1 und ±2) als Funktionen des Einfallswinkels für ein Drahtgitter auf einem dielektrischen Substrat berechnet. Sie können die Wellenlänge, Polarisation, Materialeigenschaften, Wellenperiodenzahl und den Radius ändern.

Schematische Darstellung des Modells, das der App zugrunde liegt, und Betrag des elektrischen Feldes. Schematische Darstellung des Modells, das der App zugrunde liegt, und Betrag des elektrischen Feldes.

Schematische Darstellung des Modells, das der App zugrunde liegt, und Betrag des elektrischen Feldes.

Nachbearbeitungs-Wellenvektorvariable für periodischen Port und Beugungsordnungs-Port

Für die Wellenvektoren für die einfallende Welle und die verschiedenen Beugungsordnungen (einschließlich der reflektierten Welle) wurden Nachbearbeitungsvariablen integriert. Mit diesen Variablen können die Beugungsordnungen für Gitter und andere periodische Strukturen in Pfeilplots dargestellt werden.

Ein Pfeilplot zeigt die verschiedenen Beugungsordnungen eines Plasmon-Drahtgitters. Ein Pfeilplot zeigt die verschiedenen Beugungsordnungen eines Plasmon-Drahtgitters.

Ein Pfeilplot zeigt die verschiedenen Beugungsordnungen eines Plasmon-Drahtgitters.

Streuende Randbedingung in 2D-Axialsymmetrie ermöglicht jetzt die Modellierung von einfallenden und gestreuten ebenen Wellen

Die Streuende Randbedingung für achsensymmetrische 2D-Modelle umfasst nun eine Option für gestreute ebene Wellen. Sie können die Streuende Randbedingung nun so definieren, dass eine sich entlang eines Koax-Wellenleiters ausbreitende Welle absorbiert wird. Siehe das Beispiel unten. Weiterhin können Sie das Feld einer einfallenden Welle angeben, die sich entlang der Symmetrieachse ausbreitet. Dies ist sinnvoll zur Erregung und Absorption von Wellen, die sich entlang eines Koaxial-Wellenleiters ausbreiten, und zwar wenn die Erregungsoption Lumped Port nicht verwendet werden soll. Die Angabe eines Feldes ist auch für Gaußsche Strahlen sinnvoll, die sich im freien Raum ausbreiten.

Die Abbildung oben zeigt die Einstellung der Streuende Randbedingung für die Erregung einer einfallenden Welle, die sich entlang eines koaxialen Wellenleiters ausbreitet. Die Abbildung oben zeigt die Einstellung der Streuende Randbedingung für die Erregung einer einfallenden Welle, die sich entlang eines koaxialen Wellenleiters ausbreitet.

Die Abbildung oben zeigt die Einstellung der Streuende Randbedingung für die Erregung einer einfallenden Welle, die sich entlang eines koaxialen Wellenleiters ausbreitet.

Neue konstitutive Beziehung beim Frequenzbereich Interface: Verlusttangens, Verlustwinkel und Verlusttangens, Verlustfaktor

Das alte Verlusttangensmodell wurde in Verlusttangens, Verlustwinkel umbenannt. Das neue Modell für elektrische Verschiebungsfelder Verlusttangens, Verlustfaktor wurde hinzugefügt, das die direkte Eingabe eines Materialverlustfaktors ermöglicht.

Die neuen Modelle für Verlusttangens, Verlustwinkel und Verlusttangens, Verlustfaktor. Die neuen Modelle für Verlusttangens, Verlustwinkel und Verlusttangens, Verlustfaktor.

Die neuen Modelle für Verlusttangens, Verlustwinkel und Verlusttangens, Verlustfaktor.

Oberflächenstromdichte für die Übergangs-Randbedingung

Für die Übergangs- Randbedingung steht eine 1-seitige Oberflächenstromquelle für EMI/EMC-Anwendungen zur Verfügung. Mit der Randbedingung wird ein eingeprägter Strom modelliert, der an einer Seite einer dünnen leitenden Schicht fließt.

Zeitabhängige Modellierung von dispersiven Drude-Lorentz-Medien

Plasmon-Lochfelder haben im letzten Jahrzehnt seit der Entdeckung der außergewöhnlichen Übertragung durch Sub-Wellenlängen-Lochfelder eine große Bedeutung erlangt. Gemäß der klassischen Bethe-Theorie kann der Transmissionsgrad für ein kreisförmiges Sub-Wellenlängen-Loch in einem PEC-Screen als (d/Lambda)^4 beschrieben werden. Der Transmissionsgrad bei realen Metallfilmen kann 50 % überschreiten und sich 100 % nähern. Dieses Phänomen wird von Oberflächen-Plasmon-Polaritonen verursacht, die die durch das Loch übertragene EM-Energie tunneln können. Mit diesem Modell wird gezeigt, wie die zeitabhängige Wellengleichung für dispersive Medien modelliert wird. Dispersive Medien sind z. B. Plasmen, Halbleiter und lineare Medien, die durch die Summe der Drude-Lorentz-Resonanzausdrücke beschrieben werden können.

Ein elektromagnetischer Wellenimpuls breitet sich durch ein Sub-Wellenlängenloch in einer dispersiven dielektrischen Platte aus. Ein elektromagnetischer Wellenimpuls breitet sich durch ein Sub-Wellenlängenloch in einer dispersiven dielektrischen Platte aus.

Ein elektromagnetischer Wellenimpuls breitet sich durch ein Sub-Wellenlängenloch in einer dispersiven dielektrischen Platte aus.

Neuer Studientyp: Wellenlänge in Gebiet

Mit dem Studienschritt Wellenlänge in Gebiet können Sie nun einen Sweep für die Vakuumwellenlänge ausführen. Dadurch kann der Frequenz-Sweep bei der Studie Frequenzbereich entfallen. Bei der Studie Wellenlänge in Gebiet werden die Variablen root.lambda0 und phys.lambda0 erstellt, die die Vakuumwellenlänge repräsentieren. („phys“ ist das Tag des Physikinterfaces.) Die Frequenz ist weiterhin der bestimmende Parameter bei den Interfaces Elektromagnetische Wellen, Frequenzbereich und Elektromagnetische Wellen, Strahleinhüllende, jedoch wird root.freq nun als c_const/root.lambda0 definiert. Beim Plotten von globalen Parametern, z. B. die S-Parameter über die Sweep-Parameter, wird die Wellenlänge automatisch auf der x-Achse angezeigt.

Bei den folgenden Modellen wird die Studie Wellenlänge in Gebiet anstatt der Studie Frequenzbereich verwendet: scattering _ nanosphere, plasmonic _ wire _ grating, scatterer _ on _ substrate, hexagonal _ grating und self _ focusing.

Einstellungsfenster für die Wellenlänge in Gebiet-Studie. Einstellungsfenster für die Wellenlänge in Gebiet-Studie.

Einstellungsfenster für die Wellenlänge in Gebiet-Studie.

Periodische Hexagonalstrukturen

Sie können nun hochgenaue Analysen von periodischen Hexagonalstrukturen ausführen. Sie müssen nur die Richtung der Einfallswelle an den Seiten der Hexgonalzelle festlegen. Sämtliche periodischen Randbedingungen werden entsprechend angewendet. Periodische Ports wurden verbessert und können nun aufgeteilte Portränder handhaben.

Simulation eines Gitters mithilfe der neuen periodischen Hexagonalstrukturen. Simulation eines Gitters mithilfe der neuen periodischen Hexagonalstrukturen.

Simulation eines Gitters mithilfe der neuen periodischen Hexagonalstrukturen.

Neue konstitutive Beziehung für die gedämpfte getriebene Polarisation beim Elektromagnetische Wellen, Zeitabhängig Interface

Im Interface Elektromagnetische Wellen, Zeitabhängig können Sie jetzt das Drude-Lorentz-Dispersionsmodell verwenden. Die Funktion Drude-Lorentz Polarisation kann nun als Unterfunktion auf die Wellengleichungsfunktion angewendet werden. Die Funktion Drude-Lorentz Polarisation fügt den gewünschten Bereichen die folgende Gleichung hinzu:

Diese Gleichung wird zusammen mit der zeitabhängigen Wellengleichung für das magnetische Vektorpotenzial gelöst.

Diese Gleichung wird zusammen mit der zeitabhängigen Wellengleichung für das magnetische Vektorpotenzial gelöst.

Screenshot des Drude-Lorentz-Dispersionsmodells in den Einstellungen von "Wellengleichung, Elektrisch" Screenshot des Drude-Lorentz-Dispersionsmodells in den Einstellungen von "Wellengleichung, Elektrisch"

Screenshot des Drude-Lorentz-Dispersionsmodells in den Einstellungen von "Wellengleichung, Elektrisch"

Neue Funktion im Elektromagnetische Wellen, Strahleneinhüllende Interface: Stetigkeit des Feldes

Der unten abgebildete Ring-Resonator kann mit der unidirektionalen Formel des Interfaces Elektromagnetische Wellen, Strahleinhüllende modelliert werden. Ring-Resonatoren erfordern die Eingabe einer Phasenfunktion für die Welle, die sich verstärkt, während sie sich im Uhrzeigersinn im Ring ausbreitet (vorausgesetzt, die Welle breitet sich im geraden Wellenleiter von unten nach oben aus). Um die Schleife zu schließen, müssen Sie an einer beliebigen Stelle einen Sprung in die Phasenfunktion integrieren. Im Modell wurde der Sprung in der Phase am Rand zwischen dem geraden und dem runden Wellenleiten eingeführt. Mit der neuen Stetigkeit des Feldes Randbedingung wird dafür gesorgt, dass die tangentialen Komponenten des elektrischen und des magnetischen Feldes am Rand konstant sind.

Diese Randbedingung ist nur bei unidirektionaler Ausbreitung und auf innere Ränder anwendbar. Sie ist standardmäßig ausgeblendet, steht jedoch zur Verfügung, wenn in der Symbolleiste vom Model Builder unter Anzeigen die Funktion Erweiterte Physikoptionen ausgewählt wurde.

Simulation eines Optik-Ring-Resonator-Kerbfilters mit der neuen Funktion Stetigkeit des Feldes. Simulation eines Optik-Ring-Resonator-Kerbfilters mit der neuen Funktion Stetigkeit des Feldes.

Simulation eines Optik-Ring-Resonator-Kerbfilters mit der neuen Funktion Stetigkeit des Feldes.

Neue Datenbank für optische Materialien

Die neue Datenbank für optische Materialien steht für das Ray Optics Module und das Wave Optics Module zur Verfügung. Die Datenbank enthält Daten für eine Vielzahl von Materialien für die Dispersion des Realteils und Imaginärteils des Brechungsindexes. Zu den Materialien gehören Linsenglastypen, Halbleiter und viele mehr. Die folgenden Modelle nutzen nun die Datenbank für optische Materialien: scattering _ nanosphere, plasmonic _ wire _ grating und scatterer _ on _ substrate.

Datenbank für optische Materialien mit über 1400 Materialien Datenbank für optische Materialien mit über 1400 Materialien

Datenbank für optische Materialien mit über 1400 Materialien

Auf Null gesetzte S-Parameter für Evaneszenzmodi

Bei Portmodi für Wellen, die sich nicht ausbreiten können (evaneszente Wellen), werden die S-Parameter nun automatisch auf Null gesetzt. Somit müssen Sie keine logischen Ausdrücke hinzufügen, die die S-Parameter bei Frequenzen/Winkeln auf null setzen, deren zugehörige Welle evaneszent ist. Durch dieses Verhalten wird die Verwendung von S-Parametern bei der Nachbearbeitung vereinfacht.

Neue Übung: Hexagonalgitter

Eine ebene Welle fällt auf ein reflektierendes Hexagonalgitter ein. Die Gitterzelle besteht aus einer herausragenden Halbkugel. Die Streuungskoeffizienten für die einzelnen Beugungsordnungen werden für verschiedene Wellenlängen berechnet.

Der Betrag des elektrischen Feldes (farbiger Plot) und der zeitgemittelte Poynting-Vektor (Pfeilplot) für einen Teil eines Hexagonalgitters. Der Betrag des elektrischen Feldes (farbiger Plot) und der zeitgemittelte Poynting-Vektor (Pfeilplot) für einen Teil eines Hexagonalgitters.

Der Betrag des elektrischen Feldes (farbiger Plot) und der zeitgemittelte Poynting-Vektor (Pfeilplot) für einen Teil eines Hexagonalgitters.

Neue Übung: Optik-Ring-Resonator-Kerbfilter

Mit diesem Modell werden die Spektraleigenschaften eines Optik-Ring-Resonators berechnet. Das Modell demonstriert, wie die Randbedingung Stetigkeit des Feldes bei Grenzflächen angewendet wird, bei denen ein Sprung bei der vordefinierten Phasenapproximation vorhanden ist.

In der Abbildung ist die Out-of-plane-Komponente des elektrischen Feldes im Optik-Ring-Resonator für eine Wellenlänge nahe der Resonanz dargestellt. In der Abbildung ist die Out-of-plane-Komponente des elektrischen Feldes im Optik-Ring-Resonator für eine Wellenlänge nahe der Resonanz dargestellt.

In der Abbildung ist die Out-of-plane-Komponente des elektrischen Feldes im Optik-Ring-Resonator für eine Wellenlänge nahe der Resonanz dargestellt.