COMSOL Multiphysics® 6.0 Release Highlights


Wave Optics Module Updates


Wave Optics모듈 사용자들을 위하여 COMSOL Multiphysics 6.0버전에서는 평판 및 사각 도파관 요소들에 대한 새로운 Part Library와 3가지 새로운 예제 모델들, Electromagnetic Waves, Boundary Elements인터페이스가 제공됩니다. 자세한 사항들은 아래 내용에서 확인 바랍니다.

Electromagnetic Wave, Boundary Elements


물체의 산란 특성들을 모델링 할 때, 산란체에서 멀리 떨어진 전기장 또는 전기적으로 큰 플랫폼에 위치한 안테나의 원거리장을 계산할 때 경계 요소 방법(BEM) 기반의 수식은 계산 효율성을 증가시킵니다. Electromagentic Wave, Boundary Elements라는 새로운 물리 인터페이스는 전기장을 종속변수로 사용하여 구간 상수 매질 특성들에 대한 벡터 헬름홀즈 방정식을 해석합니다. 이른바 하이브리드 BEM-FEM 이라고 하는, 경계 요소법(BEM)과 유한 요소법(FEM)의 연결로 FEM도메인 외부의 다른 전도성 물체와 필드 상호 작용을 계산할 수 있습니다.

Part Library for Slab and Rectangular Waveguide Elements

평판 및 사각 도파관 요소들에 대한 새로운 Wave Optics 모듈의 Part Library가 복잡한 도파관 구조의 구성을 단순화 합니다. 라이브러리는 다음 도파관 요소들에 대한 부품이 포함되어 있습니다:

  • 직선 도파관
  • 테이퍼드 도파관
  • 구부러진(링) 도파관
  • S 형태로 구부러진 도파관
  • 커플러

이러한 부품들은 완전히 변수화 되어 있으며, 매질 도메인 선택과 물리기능 선택, 메시 생성 간략화를 위한 선정의된 선택들을 포함합니다. Mach Zehnder modulator모델은 S-bend Directional Coupler와 Straight Waveguide부품들을 사용하여 만들어 지고, 매질 도메인과 물리 기능 선택, 메시를 쉽게 정의할 수 있습니다. Optical Ring Resonator Notch Filter모델은 Straight-to-Ring Coupler부품들을 사용하여 만들어 지며, 매핑된 메시를 쉽게 사용할 수 있습니다.

Rectangular Waveguide Straight-to-Ring Coupler부품에 대한 설정.

Rectangular Waveguide Straight-to-Ring Coupler부품에 대한 설정.

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Layered Transition Boundary Condition

회로 기판 트레이스의 금 도금된 구리나 광학 렌즈에 수직한 방향으로 존재하는 반사방지 코팅과 같은 다수의 얇은 레이어들은 새로운 Layered Transition Boundary Condition으로 설정할 수 있습니다. 이 경계조건은 전역 Materials에서 Layered Materials기능과 구성요소 Materials 노드의 Layered Material Link기능과 결합해야 합니다. Rat-Race Coupler예제모델에서 이 새로운 기능을 확인할 수 있습니다.

Rat-race coupler모델에서 사용된 새로운 Layered Transition Boundary Condition.

Rat-race coupler모델에서 사용된 새로운 Layered Transition Boundary Condition.

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New Tutorial Models


Hexagonal Plasmonic Color Filter
Hexagonal Plasmonic Color Filter예제모델은 얇은 알루미늄 층에 있는 육각형 구멍 배열을 기반으로 흡수 대역 차단 컬러 필터의 해석을 수행하는 방법을 보여 줍니다. 구조가 육각형 형태로 주기적이지만 이 예제에서는 모델을 직사각형 형태의 주기적 구조로 설정하는 방법도 보여 줍니다. 이렇게 하면 배열 데이터셋을 사용하여 여러 단위 셀의 결과를 쉽게 나타낼 수 있습니다. 그러나 직사각형 단위셀이 육각형 단위셀보다 크기 때문에 더 많은 메모리와 해석시간이 소모됩니다.

육각형 주기 단위셀 배열의 전기장 결과.

육각형 주기 단위셀 배열의 전기장 결과.



Optimization of a Photonic Crystal for Demultiplexing
COMSOL Multiphysics 5.6버전에서 제공되던 Optimization of a Photonic Crystal for Demultiplexing모델이 새로운 육각형 형상을 포함하도록 변경되었습니다. 목표는 GaAs 기둥 모양이 아닌 위치를 변경하여 두 개의 좁은 주파수 대역 사이의 출력 전력비율을 최대화 하면서 아래로부터 손실을 제한하는 것입니다.

최적화된 형상에서의 빛 전파. 이 파장에서 전송은 상단 파트에 대하여 최대화가 되고 하부 파트에서 최소화 됩니다.

최적화된 형상에서의 빛 전파. 이 파장에서 전송은 상단 파트에 대하여 최대화가 되고 하부 파트에서 최소화 됩니다.



Whispering Gallery Mode Resonator
Whispering Gallery Mode Resonator모델은 광학 품질 계수가 높은 위스퍼링 갤러리 모드 공진기의 다양한 고유 모드와 공진 주파수들을 계산하는 방법을 보여 줍니다. 공진 주파수는 두 가지 방식으로 필터링 됩니다. 즉 공진기에서 공간적으로 국한시키거나, 제한된 모드와 공기 모드의 손실을 비교하는 것(이 모델에서는 적절하지 않음)입니다.

위스퍼링 갤러리 모드 공진기의 부분 필드 결과

위스퍼링 갤러리 모드 공진기의 부분 필드 결과


Optical Material Library Improvements


Ray Optics 모듈과 Wave Optics모듈에서 제공되는 광학 매질 라이브러리에서 SCHOTT AG와 CDGM Glass Company Ltd., Ohara Corporation, Corning Inc의 유리들에 대하여 좀 더 포괄적인 물성 데이터가 제공됩니다. 광학 분산 계수와 열-광학 계수 외에도 이러한 유리의 대부분은 내부 투과율과 밀도, 탄성계수, 포와송 비, 선형 열팽창 계수, 열전도율, 비열 용량을 포함합니다. 광학 유리들에 대한 보다 포괄적인 매질 데이터가 포함되어 구조-열-광학이 결합된 성능(STOP)해석 모델을 설정하는 것이 보다 손쉬워졌습니다.

d선 굴절률이 Slice 플롯으로 표시된 Petzval렌즈에서 세 가지 다른 입사 각도의 광선이 추적되었습니다. 광학 유리는 오른쪽에 표시된 광학 매질 라이브러리에서 불러왔습니다.

d선 굴절률이 Slice 플롯으로 표시된 Petzval렌즈에서 세 가지 다른 입사 각도의 광선이 추적되었습니다. 광학 유리는 오른쪽에 표시된 광학 매질 라이브러리에서 불러왔습니다.

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Shifted Laplace Contribution on Multigrid Levels


기하학적 크기가 반파장 보다 작지 않고 동작 주파수가 높으면, 3차 요소 이산화와 같은 고차 요소를 사용한 모델링이 더 빠른 계산에 유리합니다. Multigrid해석설정에서 Shifted Laplace contribution on multigrid levels옵션을 선택하면 계산 효율성을 좀 더 개선할 수 있습니다.

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Smoothed Heat Source Calculation


Electromagnetic Waves, Beam Envelopes인터페이스에 대한 양방향 수식에서 새로운 Use an averaged loss calculation옵션을 사용하여 메시로 해결할 수 없는 두 빛 사이의 교차 성분을 제거할 수 있습니다. 이러한 공간적으로 빠르게 변하는 열원 분포가 열전달에 의해 어떤 방식으로든 제거되면 전자기 손실(및 열원)을 계산할 때 교차 성분을 제외하는 것이 유리할 수 있습니다.

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Constraint-Free Port Formulation


Use constraint-free ports옵션은 확장계수를 중첩 적분으로 계산하는데 사용할 수 있으며, 기본 포트 공식에서 확장계수(또는 S파라미터)들은 각 계수에 대한 스칼라 종속 변수를 추가한 다음 급수 전개를 가하는 제약조건을 추가하여 계산됩니다. 이 새로운 옵션은 제약 조건 제거가 필요하지 않는 많은 포트를 사용할 때 유리할 수 있습니다.

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Symmetry Axis Reference Point


새로운 Symmetry Axis Reference Point기능은2차원 축대칭에서 가우시안 빔 입력을 정의하는데 도움이 됩니다. Scattering Boundary Condition이나 Matched Boundary Condition노드에서 입사파가 정의될 때 기본 하위노드로 추가 됩니다. Symmetry Axis Reference Point기능은 상위 노드의 경계 선택과 대칭축 사이의 교차점에서 참조 위치를 정의 합니다.

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Iterative Solver Suggestion for Periodic Structures


일반적으로 주기 구조 모델은 직접 솔버로 해석됩니다. 그러나 직접 솔버는 주기 단위 셀 크기가 파장대비 작지 않으면 많은 메모리를 소모합니다. 이 경우 Suggested Iterative Solver로 변경하여 더 적은 메모리 사용량으로 더 빠르게 계산을 수행할 수 있습니다.
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새로운 반복솔버 제안은 주기 구조에 대한 상당한 성능 향상을 제공합니다.

새로운 반복솔버 제안은 주기 구조에 대한 상당한 성능 향상을 제공합니다.


Default Plots for Numeric Port Mode Fields


포트 모드 필드의 확인을 단순화 하기 위해 Numeric port가 사용될 때, 자동으로 생성됩니다. 수정된 Directional Coupler예제와 Optical Ring Resonator Notch Filter예제모델에서 이 기본 플롯을 확인할 수 있습니다.

Directional Coupler모델의 유효 굴절률 주석을 포함한 포트 모드 필드의 표면 결과.

Directional Coupler모델의 유효 굴절률 주석을 포함한 포트 모드 필드의 표면 결과.