COMSOL 主题日：光学

光波导的设计和优化在通信行业和基础研究中至关重要。对更高带宽的需求不断增长，导致铜基信号传输逐渐被单模或多模传输的光纤技术所取代。如今，越来越多的光学元件被集成在毫米级芯片上，光学实验也侧重于基于光纤的传感器和纳米结构波导，多物理场仿真技术因此变得更加重要。

COMSOL Multiphysics® 中的波动光学仿真功能可用于优化阶跃折射率光纤、微结构光纤、光子晶体光纤和光波导，以最大限度地减少损耗和模式混合。此外，软件还具有独特的多物理场耦合仿真功能，可用于考虑应力-光学效应、热膨胀等。

本环节中，您将了解如何使用 COMSOL 多物理场仿真软件对光波导进行仿真和优化。

光学系统经常需要在高海拔、太空和水下等恶劣环境中工作，承受高结构载荷和极端温度。同样，高功率激光和核应用中的光学设备也要经受极端条件的考验。

全面考虑这些环境影响的准确方法是使用结构-热-光学性能（STOP）分析进行数值模拟，这是一个典型的多物理场问题。COMSOL Multiphysics® 具有独特的 STOP 分析功能，可将热膨胀和折射率分布与射线光学轨迹的变化完全结合起来，这对于激光制造等领域至关重要。

本环节中，我们将展示如何使用 COMSOL 中的射线光学仿真功能将射线追踪模拟与结构和热分析相结合，形成完全自洽的 STOP 模型。

在通信、能源和智能传感等领域，半导体器件的性能和效率是实现技术突破和提升的关键之一。COMSOL Multiphysics® 多物理场仿真软件提供了强大的工具，可用于了解、设计和改进半导体器件和材料。

COMSOL 多物理场仿真软件为半导体器件提供了专用的半导体模块，可以深入进行原理级仿真，适用于包括基于漂移扩散方程的传统半导体器件如 PD、CMOS、MOSFET、MESFET，考虑隧穿效应或量子限域效应的器件如隧道二极管、HEMT，以及通过薛定谔-泊松方程描述的量子系统如量子阱和量子点等。此外，还支持模拟与光、热和化学效应相互作用的多物理场现象与应用，例如光电二极管、LED、ISFET 等。

本环节中，我们将介绍 COMSOL 软件中的半导体器件仿真功能，并通过演示，展示软件的易用性。

等离激元通常基于金属或金属-电介质界面上电荷的集体振荡实现，在生物光子传感、显微镜、通信和彩色滤光片等光学技术领域具有巨大的创新潜力。

COMSOL Multiphysics® 提供的波动光学仿真功能，可以用于研究纳米粒子、线光栅、表面等离极化激元、超材料，以及石墨烯等二维材料中的光学效应。此外，软件还可以模拟当表面等离激元效应与周期性结构相结合形成超材料时产生的独特物理现象。

本环节中，您将了解如何分析等离激元光学，并探索如何对隐形和非凡光传输等应用进行仿真。