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COMSOL实例基于SRR的二次谐波产生 建模过程录制了视频从打开软件开始录到画出结果为止。
打开COMSOL的时候手别抖咱们直接上硬菜。
二次谐波产生这事儿说白了就是基频光怼进非线性材料里蹦出个频率翻倍的娃。
这次拿开口谐振环SRR当主角这玩意儿在超材料界可是个狠角色——电场局域增强效果绝了特别适合搞非线性光学实验。
先整几何建模COMSOL的草图模式走起。
画个边长200nm的正方形环环宽控制在30nm左右。
这里有个坑环开口要对着电场偏振方向否则场增强效果直接打三折。
代码部分其实藏在参数定义里srr_length 200e-9; % 环总长度 srr_thickness 30e-9; % 环线宽 gap_size 20e-9; % 开口尺寸单位一定得带纳米量级不然仿真结果能偏到姥姥家。
偷偷告诉你们我之前忘加单位后缀的时候算出来的场强值直接破万当场怀疑人生。
物理场设置是重头戏。
先上电磁波频域模块材料属性必须上非线性material.nonlinear true; material.chi2 2e-12; % 二阶非线性系数这个chi2参数得查文献不同材料能差好几个数量级。
黄金这种金属的非线性系数其实比介质材料高但损耗也大得做个取舍。
边界条件记得设散射场背景场选平面波偏振方向必须和开口对齐。
COMSOL实例基于SRR的二次谐波产生 建模过程录制了视频从打开软件开始录到画出结果为止。
频率设置要玩双飞——基频和二次谐波同时算。
用参数化扫描搞频率离散化f0 300e12; % 基频 freqs [f0, 2*f0]; parameters linspace(
8*f0,
2*f0,
;这里有个骚操作先扫频定位共振点再在共振频率附近精确计算。
之前试过直接算双频结果内存直接飙到32G顶不住。
求解器配置更讲究。
非线性问题必须启用全耦合求解solver.type Full; solver.nonlinear true; solver.tol 1e-6;耗了我三杯咖啡才调通这个设置。
特别提醒网格在开口处要加密到5nm级别否则场梯度算不准。
算到90%的时候风扇狂转属于正常现象别慌。
后处理阶段才是高潮。
先看电场分布mphplot(model, emw.E);开口处要是没出现闪电状的高场强区八成是偏振方向设反了。
功率比较更直观P_in mphint2(model, emw.Poav, surface); P_out mphint2(model, emw.Poav_2nd, surface);二次谐波功率能到基频的千分之一就算成功毕竟这是纳米尺度的非线性增强。
有次手滑把环做成闭合环结果二次谐波直接消失当场验证开口的必要性。
最后说个血泪教训仿真跑完先存盘再后处理有回没保存点了实时渲染软件直接闪退三个钟头白干。
视频里这些坑我都踩过跟着操作能省至少两包烟钱。