comsol光学仿真comsol仿真

仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation中仿科技年1月COMSOLMultiphysics光学系统与微纳光学专题鲍伟（FeitBao）仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation•几何光学：–波长<<特征尺寸–光线追迹•波动光学：–波长与特征尺寸可比拟–有限时域差分方法–时域有限元方法•时域分析•频域分析光学理论研究方法仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation•几何光学–粒子追踪模块•波动光学–RF模块COMSOLMultiphysics解决方案仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation•粒子追踪现在是可用的物

COMSOLMultiphysics仿真步骤COMSOLMultiphysics仿真步骤PAGE/NUMPAGESCOMSOLMultiphysics仿真步骤COMSOLMultiphysics仿真步骤1算例介绍一电磁铁模型截面及几何尺寸如图1所示，铁芯为软铁，磁化曲线(B-H)曲线如图2所示，励磁电流密度J=250A/cm2。现需分析磁铁内的磁场分布。图1电磁铁模型截面图(单位cm)图2铁芯磁化曲线2COMSOLMultiphysics仿真步骤根据磁场计算原理，结合算例特点，在COMSOLMultiphysics中实现仿真。

(1)设定物理场COMSOLMultiphysics4.0以上的版本中，在AC/DC模块下自定义有8种应用模式，分别为：静电场(es)、电流(es)、电流-壳(ecs)、磁场(mf)、磁场和电场(mef)、带电粒子追踪(cpt)、电路(cir)、磁场-无电流(mfnc)。其中，“磁场(mef)”是以磁矢势A作为因变量，可应用于：①已知电流分布的DC线圈；②电流趋于表面的高频AC线圈；③任意时变电流下的电场和磁场分布；根据所要解决的问题的特

汇流排COMSOL仿真过程目的通过COMSOL仿真，精确计算汇流排加热了多少。如果已掌握基本多物理场现象，即可以深入研究热膨胀屈服结构应力、汇流排应变和空气蒸汽的冷却影响。模型简要分析焦耳热效应可由电流守恒定律和能量守恒定律两个方面来表现。在求解的过程中，这两个守恒定律分别产生电场和温度。除了螺栓接触面外，所有的表面都是通过在汇流排周围的空气中自然冷却的。我们可以假设暴露在空气中的螺栓并不会导致设备的冷却或加热。在汇流排垂直侧右上角处螺栓表面的电势为20mV，水平侧两个螺栓表面的电势为0V。这相当于这种类型的汇流排的相当高且潜在的不安全的负载。结合AC/DC模块，电磁学分析能更有利的给出边界条件，如能给出边界上的总电流。步骤：

1.建立新模型模型向导》》选择3D》》选择物理场（热传导》电磁热》焦耳热）》选择求解器（稳态）（预制研究器里面包含了符合所选物理场的相关求解器和公式）

2.设置全局定义参数设定：汇流排水平面长度为L;钛合金螺栓半径rad_1;汇流排厚度tbb；设备宽度wbb；网格控制参数mh；自然冷却传热系数htc；通过汇流排的电压值Vtot.3.建立几何第一步：画汇流排的轮廓①在

o北京航空就天人孽/QC1UAMIIMIVERSITYMATLAB光学仿真实验报告TOCo"1-5"hz

一、实验目的2HYPERLINKl"bookmark8"

二、实验容3HYPERLINKl"bookmark10"

三、实验原理3HYPERLINKl"bookmark12"

四.实验结果（各种干涉图样，）4HYPERLINKl"bookmark14"

1.平面波与球面波之间的相互干涉4HYPERLINKl"bookmark16"

（1）平面波与平面波方向相对的干涉4HYPERLINKl"bookmark18"

（2）球面波与球面波5HYPERLINKl"bookmark20"

（3）球面波与平面波6HYPERLINKl"bookmark22"

2.双缝干涉6

（1）经典氏双缝干涉6

（2）接收屏在侧面，且二者连线与干涉面垂直7HYPERLINKl"bookmark24"

3.多孔干涉7

（1）三孔干涉7HYPERLINKl"bookmark26"

（2）四个孔干涉8HYPERLINKl"bookmark28".多

Lighttools光学仿真软件-含核心模块（CoreModule）、照明模块（IlluminationModule）、优化模块（OptimizationModule）、高级物理模块（AdvancedPhysicsModule）和数据交换模块（DataExchangeModule）各模块性能：1）核心模块：为所有模块的工作基础。提供图形化的三维实体建模功能和交互式光线追迹，用于创建可视化的光学和光机一体化系统包括定义材料和光学表面属性的功能。具备指导功能的用户界面、中英文界面的自由选用、面向任务和应用的各类数据库、专用工具箱和设计系统实例、可扩展编程的自动化流程以及机械模型的照片级渲染；2）照明模块：分析和模拟光通过模型中的光学和机械部件后的情况。可描述多个光源和接收面，使用蒙特卡罗快速追迹光线，提供经过模型之后的强度、亮度、照度的精确预测。照明分析功能可现实光源在模型中的发光效果；3）优化模块：可自动提高各种照明系统的性能。可人已从多种系统参数中选择优化变量，确定边界条件和评价函数以获得需要的系统性能指标可确保在很短时间内获得实用解决方案；4）高级物理模块：拓展了高端应用的光学模拟功

..--..可修编.MATLAB光学仿真实验报告目录TOCo"1-3"hzuHYPERLINKl"_Toc"

一、实验目的PAGEREF_Toch3HYPERLINKl"_Toc"

二、实验内容PAGEREF_Toch3HYPERLINKl"_Toc"

三、实验原理PAGEREF_Toch3HYPERLINKl"_Toc"

四.实验结果（各种干涉图样，）PAGEREF_Toch3HYPERLINKl"_Toc"

1.平面波与球面波之间的相互干涉PAGEREF_Toch3HYPERLINKl"_Toc"

（1）平面波与平面波方向相对的干涉PAGEREF_Toch3HYPERLINKl"_Toc"

（2）球面波与球面波PAGEREF_Toc

Lighttools光学仿真软件-含核心模块(CoreModule)、照明模块(IlluminationModule)、优化模块(OptimizationModule)、高级物理模块(AdvancedPhysicsModule)和数据交换模块(DataExchangeModule)各模块性能：核心模块：为所有模块的工作基础。提供图形化的三维实体建模功能和交互式光线追迹，用于创建可视化的光学和光机一体化系统包括定义材料和光学表面属性的功能。具备指导功能的用户界面、中英文界面的自由选用、面向任务和应用的各类数据库、专用工具箱和设计系统实例、可扩展编程的自动化流程以及机械模型的照片级渲染；照明模块：分析和模拟光通过模型中的光学和机械部件后的情况。可描述多个光源和接收面，使用蒙特卡罗快速追迹光线，提供经过模型之后的强度、亮度、照度的精确预测。照明分析功能可现实光源在模型中的发光效果；优化模块：可自动提高各种照明系统的性能。可人已从多种系统参数中选择优化变量，确定边界条件和评价函数以获得需要的系统性能指标可确保在很短时间内获得实用解决方案；高级物理模块：拓展了高端应用的光学模拟功能。可充分利用编

Matlab光学仿真设计用Matlab光学仿真设计关于光学中等倾干涉的现象光电刘兴伟17号光线以倾角i入射，上下两条反射光线经过透镜(​" "​)作用汇聚一起，形成干涉。由于入射角(​" "​)相同的光经薄膜两表面反射形成的反射光(​" "​)在相遇点有相同的光程差(​" "​)，也就是说，凡入射角相同的就形成同一条纹，故这些倾斜度(​" "​)不同的光束(​" "​)经薄膜反射所形成的干涉花样是一些明暗相间的同心圆(​" "​)环．这种干涉称为等倾干涉。基本理论：薄膜干涉(​" "​)中两相干光(​" "​)的光程差公式（表示为入射角(​" "​)的函数形式）为式中n为薄膜的折射率；n0为空气的折射率；h为入射点(​" "​)的薄膜厚度；i0为薄膜的入射角(​" "​)； λ/2为由于两束相干光(​" "​)在性质不同的两个界面（一个是光疏-光密界面，另一是光密-光疏界面）上反射而引起的附加光程差；λ为真空中波长(​" "​)。薄膜干涉(​" "​)原理广泛应用于光学表面(​" "​)的检验、微小的角度或线度的精密测量(​"

COMSOL培训内容和安排

1、有限元理论介绍

2、COMSOL简介及前后处理功能介绍

3、COMSOL高级技巧——网格、求解器

4、COMSOL典型算例分析

1、有限元理论介绍线性求解和非线性求解PDE的简介定义：一个包含两个或多个变量的未知函数及其偏微分的方程分类线性vs.非线性标量方程vs.系统PDE分类矩阵困难程度线性PDE系统非线性PDE系统线性标量PDE非线性标量PDE初期要点“求解”PDE意味着什么?适定的问题；存在，唯

一，以及平滑COMSOL使用FEM来数值逼近解一些约定线性问题对流输送方程Laplace方程传热方程波动方程Helmholtz方程对非均匀问题，将0用一个自变量的函数来代替COMSOLPDE模式应用可用于标量方程或系统注意：系数可能会变成更高阶算子COMSOL中的应用系数形式系数对应于常见的物理参数(例如，扩散、对流等)通式很灵活和紧凑弱形式作为PDE的基础的PDE形式积分形式提供更强大的灵活性非标准化边界条件，边界方程耦合等Lagrange算子显式求解需要推导方程，制约其应用有限元方法定义将连续的求解域离散成一组有限个，按一定方式相互联结在一起的单元的组合体将PD