COMSOL Multiphysics® 5.4 Release Highlights


Ray Optics Module Updates

Ray Optics 모듈 사용자를 위해 COMSOL Multiphysics® 5.4버전은 더 나은 정확도와 새로운 파트변형을 포함한 Part Library, 밀폐된 시스템에서 더 나은 빛 세기와 파워 계산, 열-광학 계수를 포함하는 광학 분산 모델을 제공합니다. Ray Optics 모듈의 자세한 개선사항들은 아래를 보시기 바랍니다.

Improved Part Library

Ray Optics 모듈의 Part Library가 COMSOL Multiphysics® 5.4버전에서 새롭게 변경되었습니다. 새로운 파트에서 각각의 반사 혹은 굴절 표면이 이전버전에서는 종종 사분면으로 나뉘어 있었지만, 하나의 단일 면으로 제공됩니다. 이것은 적은 개수만 선택하면 되므로, surface결과 설정이나 경계조건 선택을 좀 더 쉽게 할 수 있습니다. 새로운 파트들을 이용하면 반사되고 굴절된 광선을 좀 더 정확하게 계산할 수 있습니다.

그 외에도 Spherical Mirror 3D와 Rectangular Planar Annulus 3D, Elliptical Planar Mirror 3D와 같은 새로운 파트들도 제공됩니다.

5.4버전에서 사용 가능한 새로운 파트들(왼쪽). 새로운 Conic Mirror Off Axis 3D의 독립적인 변형(오른쪽 상단). 대부분의 렌즈와 거울 파트들에서 반사 혹은 굴절면상의 내부 경계선(오른쪽 가운데)들이 더 정확한 광선과 스폿 다이어 그램(오른쪽 하단)계산을 위해 존재하지 않습니다.

5.4버전에서 사용 가능한 새로운 파트들(왼쪽). 새로운 Conic Mirror Off Axis 3D의 독립적인 변형(오른쪽 상단). 대부분의 렌즈와 거울 파트들에서 반사 혹은 굴절면상의 내부 경계선(오른쪽 가운데)들이 더 정확한 광선과 스폿 다이어 그램(오른쪽 하단)계산을 위해 존재하지 않습니다.

다음 예제에서 해당 기능을 확인할 수 있습니다:

  • bow_tie_laser_cavity
  • double_gauss_lens
  • double_gauss_lens_parametric
  • hubble_space_telescope (New)
  • laser_cavity_thin_lens
  • newtonian_telescope (New)
  • petzval_lens
  • petzval_lens_stop_analysis_isothermal (New)
  • petzval_lens_stop_analysis (New)
  • solar_dish_receiver
  • thermally_induced_focal_shift
  • two_mirror_laser_cavity
  • white_pupil_echelle_spectrograph

Optical Dispersion Models

광학 분산 매질 모델 설정이 파장에 대한 굴절률 정의를 편하게 할 수 있도록 추가 되었습니다. Sellmeier계수와 같은 여러 유리 제조업체에서 사용하는 표준 분산 관계가 포함되었습니다. 파장과 온도에 대한 굴절률을 정의하는 온도에 대한 Sellmeier 분산 모델도 사용할 수 있습니다.

다음 예제에서 새로운 기능을 확인할 수 있습니다:

  • double_gauss_lens
  • petzval_lens
  • petzval_lens_stop_analysis_isothermal (New)
  • petzval_lens_stop_analysis (New)
  • white_pupil_echelle_spectrograph
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New Algorithm for Computing Ray Intensity and Power

COMSOL Multiphysics® 5.4버전은 광선 세기와 파워의 계산기능을 크게 향상하였습니다. 새로운 기능을 이용하면 이전 버전보다 더 안정적인 결과를 얻을 수 있습니다. 이 기능은 작은 공간에서 무수히 많은 반사와 굴절이 일어나고 파면이 정확히 정의되지 않는 밀폐시스템에서 효과적입니다. 그리고 광선 세기가 아닌 광선 파워에 대하여 계산하는 새로운 옵션도 제공되어, 광선의 세기가 출력하지 않고 관련된 열원을 계산할 때 유용합니다.

다음 모델에서 새로운 기능들을 확인 할 수 있습니다:

  • light_pipe
  • solar_dish_receiver

Solar Dish Receiver모델에서 광선 파워 계산을 위한 새로운 옵션에 대한 화면.

Solar Dish Receiver모델에서 광선 파워 계산을 위한 새로운 옵션에 대한 화면.


Improved Accuracy for Ray Tracing in Absorbing Media

광선 세기 계산에서 감쇄나 증폭 매질의 영향을 이전 버전보다 더 정확하게 계산할 수 있습니다. 균일하게 흡수하거나 증폭하는 매질에서 지수적인 증가나 감소를 계산하는 수식이 새롭게 구성되어서 솔버의 시간 간격에 적게 영향을 받습니다.

그래서 Ray Tracing 해석 설정에서 상당히 큰 시간 간격이나 광로 길이 간격을 사용하더라도 흡수나 증폭 매질에서 정확하게 광선을 계산할 수 있어서 더 빠르게 해석할 수 있습니다. 이 기능은 Thermally Induced Focal Shift 모델에서 확인 할 수 있습니다.

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Wavelength Distributions at Ray Releases

다색광을 방출할 때, 주파수나 진공 파장에 대한 분포로 설정할 수 있습니다. 이전 버전은 오직 주파수에 대해서만 정의할 수 있었습니다.

다음 모델에서 이 기능을 확인 할 수 있습니다:

  • achromatic_phase_shifter
  • antireflective_coating_multilayer
  • distributed_bragg_reflector
  • white_pupil_echelle_spectrograph

Distributed Bragg Reflector예제에서 진공 파장 분포를 정의하기 위한 새로운 옵션에 대한 화면.

Distributed Bragg Reflector예제에서 진공 파장 분포를 정의하기 위한 새로운 옵션에 대한 화면.


Use Geometry Normals for Ray-Boundary Interactions

Geometrical Optics인터페이스에서 면의 수직 방향을 계산하는 방법을 조절하기 위한 새로운 옵션이 제공됩니다. 표면의 수직 방향에 대한 정확한 계산은 광학 시스템에 대한 정확도를 높이는 모델링에 필수적입니다. 경계면 메시에 대한 수직성분이나 (만약 가능하다면)변수화된 형상에 수직 성분을 사용하여 반사나 굴절 같은 광선과 경계면의 상호작용을 적용하기 위해 선택할 수 있습니다. 이 옵션은 외력이나 열응력에 의해 구조적 변형이 일어나는 것처럼 다른 물리현상이 메시의 변형을 야기 한다면 영향을 줄 수 없습니다.

이 기능은 다음의 예제에서 확인 할 수 있습니다:

  • double_gauss_lens
  • double_gauss_lens_parametric
  • hubble_space_telescope (New)
  • newtonian_telescope (New)
  • petzval_lens
새로운 Newtonian Telescope모델에서 형상에 대한 수직성분을 사용하기 위한 새로운 옵션에 대한 화면. 0도로 입사된 빛의 RMS 스폿의 크기는 무시할 수 있을 만큼 작아서 이산화 오차가 최소화 되었음을 알 수 있습니다.

새로운 Newtonian Telescope모델에서 형상에 대한 수직성분을 사용하기 위한 새로운 옵션에 대한 화면. 0도로 입사된 빛의 RMS 스폿의 크기는 무시할 수 있을 만큼 작아서 이산화 오차가 최소화 되었음을 알 수 있습니다.


New Tutorial Models

COMSOL Multiphysics® 5.4버전은 새로운 4가지 예제가 제공됩니다.


Petzval Lens STOP Analysis

이 예제는 열 진공 챔버 내부에 페츠발 렌즈를 조립해 두었을 때의 효과를 해석하였습니다. 렌즈의 앞면에는 창을 통한 외부의 따뜻한 방이 존재합니다. 이 그림은 렌즈 내부의 온도 변화와 von Mises stress 윤곽선을 보여줍니다.

이 예제는 열 진공 챔버 내부에 페츠발 렌즈를 조립해 두었을 때의 효과를 해석하였습니다. 렌즈의 앞면에는 창을 통한 외부의 따뜻한 방이 존재합니다. 이 그림은 렌즈 내부의 온도 변화와 von Mises stress 윤곽선을 보여줍니다.

Search in the Application Library:petzval_lens_stop_analysis

Petzval Lens STOP Analysis, Isothermal

이 예제는 렌즈와 통의 온도 변화에 대한 영향을 보여 줍니다. 렌즈들과 통에서의 변위량은 von Mises stress윤곽선과 함께 보여 주고 있습니다. 온도에 의한 스폿 크기 변화를 계산하기 위해 Parametric Sweep이 사용되었습니다.

이 예제는 렌즈와 통의 온도 변화에 대한 영향을 보여 줍니다. 렌즈들과 통에서의 변위량은 von Mises stress윤곽선과 함께 보여 주고 있습니다. 온도에 의한 스폿 크기 변화를 계산하기 위해 Parametric Sweep이 사용되었습니다.

Search in the Application Library:petzval_lens_stop_analysis_isothermal


Newtonian Telescope

Newtonian망원경 모델이 5.4버전에서 수정되었습니다. 인가된 빛은 원뿔형 거울에 의해 집중되고 타원형 평판 거울에 의해 방향이 바뀝니다. 축상 이미지 품질은 거의 완벽합니다.

Newtonian망원경 모델이 5.4버전에서 수정되었습니다. 인가된 빛은 원뿔형 거울에 의해 집중되고 타원형 평판 거울에 의해 방향이 바뀝니다. 축상 이미지 품질은 거의 완벽합니다.

Search in the Application Library:newtonian_telescope

Hubble Space Telescope

허블 우주 망원경은 곡면의 영상면에 광선을 집중시키기 위해 Ritchey-Chrétien형상을 사용하였습니다. 이 그림에서 색은 약각(field angle)을 나타냅니다: 세 가지 다른 약각이 축상의 광선과 축외의 광선, 스폿 분포도를 계산하기 위해 사용되었습니다.

허블 우주 망원경은 곡면의 영상면에 광선을 집중시키기 위해 Ritchey-Chrétien형상을 사용하였습니다. 이 그림에서 색은 약각(field angle)을 나타냅니다: 세 가지 다른 약각이 축상의 광선과 축외의 광선, 스폿 분포도를 계산하기 위해 사용되었습니다.

Search in the Application Library:hubble_space_telescope