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聊城网站推广的公司,商业计划书,黑群晖搭建wordpress外网访问,wordpress zhuce邮件COMSOL铌酸锂波导倍频PPLN。最近在搞铌酸锂波导的倍频仿真#xff0c;遇到周期性极化结构#xff08;PPLN#xff09;时踩了不少坑#xff0c;干脆整理点实操经验。COMSOL做非线性光学仿真最头疼的就是参数耦合和边界条件设定#xff0c;尤其是这种需要周期性调制的结构。…COMSOL铌酸锂波导倍频PPLN。最近在搞铌酸锂波导的倍频仿真遇到周期性极化结构PPLN时踩了不少坑干脆整理点实操经验。COMSOL做非线性光学仿真最头疼的就是参数耦合和边界条件设定尤其是这种需要周期性调制的结构。先说说材料设置。铌酸锂LiNbO3的非线性系数d33是关键参数但PPLN结构里极化方向周期性反转相当于d33每隔一段距离变符号。COMSOL里可以用解析函数实现这种空间调制。比如定义极化周期Λ15μm时代码可以这么写d33 d33_max * sign(cos(2*pi*x/period_length));不过实际仿真发现直接用符号函数会导致收敛困难改用平滑过渡的tanh函数更稳d33 d33_max * tanh(1e6*(cos(2*pi*x/period_length)));这里的1e6是个调节陡峭度的参数根据网格精度调整。记得在材料属性里把非线性系数绑定这个表达式同时开启Second Harmonic Generation多物理场耦合。COMSOL铌酸锂波导倍频PPLN。波导结构建议用矩形截面先试水。重点在模式分析——基频光1550nm和倍频光775nm的模式重叠度直接影响转换效率。用模式分析求解器时边界条件容易翻车。实测发现完美匹配层PML的厚度至少要覆盖3倍波长否则反射会导致伪模式出现。举个模式分析的参数设置片段model.physics(ewfd).feature(mode1).set(neff, 2.2); model.physics(ewfd).feature(mode1).set(numbermodes, 2); model.physics(ewfd).prop(PMLThickness).set(ewfd.pml_thickness, 0.75e-6);网格划分有个骚操作在极化周期交界处局部加密。用COMSOL的尺寸函数控制设置y方向网格尺寸随cos(2πx/Λ)的梯度变化。这样做虽然增加计算量但能准确捕捉非线性极化突变model.mesh(mesh1).feature(size).set(custom, on); model.mesh(mesh1).feature(size).set(hgrad, 1.5); model.mesh(mesh1).feature(size).set(hmax, 0.1*period_length);求解器配置建议分两步走先用频域计算基频光场分布再固定基频场计算倍频过程。遇到过同时求解直接内存爆炸的情况32G内存都hold不住。用分离式求解能省60%内存代价是多花20%计算时间。最后验证别忘了相位匹配条件。在结果里拉出波矢失配量Δβ2βω - β2ω观察其随极化周期的变化。有个快速验证技巧扫参时把周期设为λ/(2(n2ω - nω))理论值和仿真结果偏差超过5%就得检查材料色散设置是否准确。仿真完别急着收工实际器件的极化周期会有±5%的工艺误差。在COMSOL里做个参数扫描发现当Λ14.8μm时转换效率比理论最佳值低18%。这说明设计时要预留工艺容差或者通过温度调谐补偿——不过那就是另一个坑了。全文完无开头结尾模板代码段配合实操问题展开