آموزش ماژول Wave Optics در نرم افزار کامسول COMSOL
3 ساعت
4.7
امروزه توانایی شبیهسازی عددی مسائل مختلف با استفاده از نرمافزارهای کامپیوتری، یکی از مهارتهای مهم برای دانشجویان به ویژه دانشجویان تحصیلات تکمیلی محسوب میشود. بر همین اساس، نرمافزارهای زیادی برای شبیهسازی مسائل حوزه اپتیک (Optics) و فوتونیک (Photonics) به وجود آمده است که بیشک یکی از قدرتمندترین نرمافزارهایی که تاکنون معرفی شده و توسعه یافته است، نرم افزار COMSOL است که دارای ماژولهای مختلفی برای شبیهسازی مسائل حوزههای وسیعی همچون: مکانیک، برق، شیمی، مواد و... است. ماژول Optics Wave این نرمافزار با روش (Finite Element Method) FEM به حل معادلات ماکسول در ساختارها و هندسههای مختلف میپردازد، بنابراین میتواند برای شبیهسازی طیف بسیار وسیعی از مسائل اپتیکی و فوتونیکی مانند: موجبرها، امواج پلاسمونیک (Plasmonic Waves)، فرامواد نوری، بر همکنش نور با مواد و ساختارهای گوناگون و... به کار گرفته شود. یک مزیت استفاده از این نرمافزار برای پژوهشگران این است که پیش از شروع ساخت نمونههای مد نظر خود میتوانند، ابتدا آنها را شبیهسازی کرده و ویژگیهای آنها را پیش از صرف هزینههای ساخت بررسی کنند و حتی تعداد مراحل ساخت و بهینهیابی را بسیار کم کنند و وقت کمتری برای آزمون و خطا در آزمایشگاه صرف نمایند. در این فرادرس سعی بر آن است که ماژول Wave Optics از نرمافزار COMSOL به علاقهمندان این مبحث آموزش داده شود و برخی از مسائلی که توسط این ماژول شبیهسازی میشوند، معرفی شده و قابلیتهای آن بررسی گردند. در واقع، هدف آن است که پژوهشگران و دانشجویان عزیز بتوانند با استفاده از این آموزش، مثالهای متعدد مطرح شده را به خوبی در محیط نرمافزار شبیهسازی کنند. به این منظور، در هر مثال نخست توضیحات کوتاهی برای معرفی مساله ارائه میشود و سپس صفر تا صد شبیهسازی مثال در محیط نرمافزار انجام میگردد. در این آموزش، نخست به طور خلاصه ماژول Wave Optics معرفی میشود، سپس با استفاده از شرایط مرزی دورهای چند مثال از جمله: زاویه حد و بروستر (Brewster Angle)، تحریک پلاسمون پولاریتونهای سطحی (Surface Plasmon Polariton) در پیکربندی کریشمن (Kretschmann)، یک توری پراش ساخته شده از نانو - نوارهای طلا و تابش نور از هوا به یک فراماده با ضریب شکست منفی شبیهسازی میشوند. در ادامه مبحث موجبرها و چگونگی شبیهسازی آنها در این ماژول با انجام مثالهای مناسب بیان و روش تحلیل مد شرح داده میشود. برای تکمیل مبحث موجبرها یک مثال هم از کاربرد فیزیک Beam Envelope آورده شده است. در انتها این فرادرس با انجام یک مثال جذاب از شنل نامرئیکننده به منظور آشنایی با چگونگی اعمال ناهمسانگردی مواد اپتیکی به پایان میرسد.
