仿真技术是科学研究中的重要工具,强大的仿真技术也被公认为是提高竞争力的关键因素之一。在对光波导的仿真设计过程中,研究者和工程师需要仿真技术帮助他们精确地分析研究设计中多方面的关键因素,并且给出优化的设计建议,而COMSOL Multiphysics正是这一研究过程中的理想选择之一。我们可以通过仿真过程和仿真结果我们可以进一步加深对光波导的理解,探究其结构优化设计与应用拓展。光纤中心于2019年5月29日下午精心组织了第四届光学仿真交流会之COMSOL Multiphysics workshop,三位在COMSOL Multiphysics仿真学习方面有深厚基础和丰富经验的2019届毕业生作为主讲人,给中心近30位同学带来一场生动而又全面的学习交流会。本次交流会主题为“COMSOL应用于光纤特性模拟的介绍与案例分析”,旨在让光纤中心在读研究生初步了解COMSOL Multiphysics在光学仿真中的应用,增进学生之间的学习与交流,继续传递和发扬毕业同学的宝贵学习经验。
本次workshop首先由材料学院研究生高文静同学以少模光纤的模式分析为例给同学们介绍了COMSOL Multiphysics界面与基本建模,归纳了仿真分析的大致流程为:建立物理场模型→设定参数→构建几何→选择材料→网格剖分→研究→结果分析,强调了建模的每一个步骤及其需要注意的问题,为同学们介绍了模式的辨别与模式耦合的潜在应用等。同时其他两位主讲人喻红星和罗卓昭在第一位主讲人介绍器件,为在座同学实时地指导建模过程中的细节,答疑解惑,增进学生对每一步骤的理解和操作。在三位主讲人的引领下,同学们对COMSOL的基本建模方法和步骤有了一定的了解,基本掌握了简单光纤建模的方法和认识光纤中的模式。
接下来是材料学院毕业研究生喻红星以拉锥光纤的仿真以及后处理方法为例介绍了COMSOL的进阶学习,同样从“物理场的选择”开始为同学们演示光纤建模的完整过程。喻红星同学以一些的光学公式的引用为例,告诉大家如何理解COMSOL有限元分析中复杂的电磁场解析解的分析和可视化应用,如何利用求解值来分析和解决相关问题,最终达到自己的研究目的。进一步地,他给同学们分享了COMSOL中结果分析和数据处理等更深层次的学习方法,如积分与数据处理,结果可视化分析等等。这一进阶学习的介绍对部分初学者而言有一定的难度,但是这一阶段对研究分析具有重要意义,在其他两位主讲人的辅助答疑解惑之下,同学们对这一部分的内容也能够很好地跟进。
进一步地,来自材料学院的罗卓昭为同学们介绍了基于微结构光纤的建模与分析。在前两位主讲人的交流基础上,罗卓昭介绍了COMSOL Multiphysics能够实现与各大主流CAD软件自由交换图形数据的功能,同样介绍了一整套建模流程,以构建几何和网格剖分为重点,一步步地指导同学们应用该软件中的多种绘图功能画出预期的具有复杂端面结构的微结构光纤,并构建相应的网格来完成模型设置。这一过程让同学们进一步强化了前述两位主讲人的建模步骤,使同学们进一步熟悉模型构建的过程,增强自主建模和分析问题的能力。最后,罗卓昭分享了COMSOL Multiphysics案例库的学习经验和网络学习资源,相信这次三维主讲人带来的交流会让同学们会在后续的学习阶段受益良多,为未来仿真学习和研究打下坚实的基础。
以上即为本次基于COMSOL Multiphysics的光学仿真Workshop内容,三位毕业生主讲人给同学们带来了精彩的介绍与悉心的指导,同时与在座的同学们相互交流和讨论,互相分享学习经验。相信同学们不仅学习了COMSOL Multiphysics光学仿真的基础知识,也深刻体会了理论学习的重要性,在日后的仿真计算方面将有更多的提升。最后,由衷感谢光纤中心各位老师对本次光学仿真Workshop的指导和大力支持,感谢为大家分享精彩学习心得的三位主讲人,感谢各位同学的参与和交流!