Wave Optics Module
Neue Anwendung: „Simulation of Concentric Optical Fibers“
Lichtwellenleiter lassen im Vergleich zu Mikrowellenleitern höhere Übertragungsgeschwindigkeiten zu, da optische Komponenten eine sehr viel höhere Betriebsfrequenz und somit eine erheblich größere Bandbreite ermöglichen. Monomode-Stufenindexfasern werden für die Fernkommunikation (auch transozeanisch) eingesetzt. Dagegen werden Gradientenindex- und Stufenindex-Multimodefasern für die Kommunikation über kurze Strecken z. B. innerhalb von Gebäuden oder Gebäudekomplexen eingesetzt.
Nahezu alle kommerziell erhältlichen Lichtwellenleitertypen weisen eine konzentrische Schichtstruktur auf, bei denen die innere(n) Schicht(en) den Kern und die äußere(n) Schicht(en) den Mantel bilden. Da der Kern einen höheren Brechungsindex als der Mantel aufweist, können sich Moden entlang der Faser ausbreiten.
Mit der „Optical Fiber Simulator“ App können Sie Modenanalysen von konzentrischen kreisförmigen dielektrischen Schichtstrukturen durchführen. Eine Schicht wird durch einen Außendurchmesser und den Real- und Imaginärteil des Brechungsindexes beschrieben. Mit der Anwendung können Sie sowohl Gradientenindex- als auch Stufenindexfasern untersuchen. Die Fasern können eine beliebige Anzahl von konzentrischen kreisförmigen Schichten aufweisen.
Die Benutzeroberfläche zur Simulation von konzentrischen Lichtleitern mit Modenfeldplot.
Verbessertes physikgesteuertes Netz für die Modellierung von verlustbehafteten Medien
Das physikgesteuerte Netz erfasst verlustbehaftete elektrische und magnetische Medien und skaliert die Größe automatisch mittels der Skin-Tiefe an den verlustbehafteten Gebietsgrenzen. Wenn die Option Auflösen der Welle in verlustbehafteten Medien ausgewählt ist, werden die Außengrenzen dieser Gebiete im freien Raum mit der maximalen Netzelementgröße vernetzt. Diese Größe wird aus dem minimalen Wert der halben Skin-Tiefe und einem Fünftel der Vakuumwellenlänge bestimmt.
Verfeinertes Netz entlang der Außengrenze eines kreisförmigen verlustbehafteten Mediums in Luft wird durch die Schichtdicke mit folgenden Materialeigenschaften charakterisiert: Verlustfaktor und Tangens des Verlustwinkels (ε' = 1,2 und tanδ = 3,5) bei 1 GHz.
Die Studiensequenzen „Randmodalanalyse, frequenzabhängig-stationär“ und „Randmodalanalyse, frequenzabhängig-zeitabhängig“
Im Modell-Assistenten stehen für die Multiphysik-Interfaces Lasererwärmung und Mikrowellenerwärmung im Wave Optics Module und RF Module neue Studiensequenzen zur Verfügung. Die Studiensequenz Randmodalanalyse, frequenzabhängig-stationär beinhaltet die Studienschritte Randmodalanalyse und Frequenz-stationär. Mit der Studiensequenz Randmodalanalyse, frequenzabhängig-zeitabhängig wird ein Randmodalanalyse-Studienschritt und ein Frequenz-transient-Studienschritt erstellt. Der Studienschritt Randmodalanalyse ermöglicht die Berechnung des Feldes für numerische Ports in den elektromagnetischen Interfaces. Mit den Studienschritten Frequenz-stationär und Frequenz-transient werden stationäre und transiente Analysen für das Wärmetransport in Feststoffen-Interface mit einer Frequenzbereichsanalyse für das Wave Optics bzw. RF Interface gekoppelt.
Im Modell-Assistenten sind die neuen Studiensequenzen „Boundary Mode, Frequency-Stationary“ (Randmodalanalyse, frequenzabhängig-stationär) und „Boundary Mode, Frequency-Transient“ (Randmodalanalyse, frequenzabhängig-zeitabhängig) aufgeführt. In diesem Fall wurde das Multiphysik-Interface Lasererwärmung des Wave Optics Module verwendet.
Im Modell-Assistenten sind die neuen Studiensequenzen „Boundary Mode, Frequency-Stationary“ (Randmodalanalyse, frequenzabhängig-stationär) und „Boundary Mode, Frequency-Transient“ (Randmodalanalyse, frequenzabhängig-zeitabhängig) aufgeführt. In diesem Fall wurde das Multiphysik-Interface Lasererwärmung des Wave Optics Module verwendet.
Einstellungen für die Anfangswerte in der transienten Bedingung „Streuende Randbedingung“
Die Bedingung Streuende Randbedingung beinhaltet bei zeitabhängigen Simulationen den neuen Abschnitt Anfangswerte für einfallende Welle, in dem Sie die Anfangswerte des magnetischen Vektorpotentials für die einfallende Welle vorgeben können. Standardmäßig ist dieser Abschnitt ausgeblendet. Wird die einfallende Welle durch ein elektrisches Feld definiert, können Sie den Anfangswert des magnetischen Vektorpotentials für diese Welle festlegen. Bei der Definition der einfallenden Welle durch ein magnetisches Feld, können Sie zusätzlich zu dem Anfangswert des magnetischen Vektorpotentials auch die Zeitableitung des magnetischen Vektorpotentials festlegen. Mit diesen neuen Einstellungen können Sie die Wellenform des zu ermittelnden magnetischen Vektorpotenzials genau definieren.
„Kein Streufeld“-Einstellung für die Bedingung „Angepasste Randbedingung“
Um ungenaue Lösungen bei der Anwendung der Bedingung Angepasste Randbedingung im Interface Elektromagnetische Wellen, Strahleinhüllende zu vermeiden, wurde die neue Option Kein Streufeld eingeführt. Wenn dieses Kontrollkästchen markiert ist, wird die Streuwelle für den Rand, für den die Funktion ausgewählt wurde, auf null gezwungen. Ein Beispiel für die Anwendung dieser Option ist das Übungsmodell Einfall eines Gaußschen Strahls im Brewster-Winkel.
