基于comsol软件弯曲单模光纤模拟仿真

在本节中,主要基于实验室实际光纤单模圆柱光纤进行模拟,与comsol案例库文件在分析过程和建模有些差异:

模拟主要通过以下三个步骤进行:模型的几何构建、物理场的添加研究、结构处理分析来进行。

下面是第一步骤:几何模型的构建

首先建立相应的参数设置:

基于comsol软件弯曲单模光纤模拟仿真的图1

图1 结构配置及参量设置

基于comsol软件弯曲单模光纤模拟仿真的图2基于comsol软件弯曲单模光纤模拟仿真的图3

图2 圆柱形单模光纤横截面图及几何配置


按照上述要求配置好几何结构后,对每个区域的几何赋予相应的材料属性。并在最后购置好联合体。

随后在去定义光纤的类型为弯曲光纤。

基于comsol软件弯曲单模光纤模拟仿真的图4

图3 弯曲光纤模型设置及坐标建立

第二部分:物理场及研究的添加:

由于单模光纤在进行宏弯后,纤芯中的光纤能量大部分以泄漏模的方式扩散到光纤包层区域中,但当到达光纤包层壁时会产生振荡,即回音壁模式。下面我们着重分析一下这些回音壁模式。因此在物理场的选择上选用电磁波频域进行分析。

基于comsol软件弯曲单模光纤模拟仿真的图5

具体如图所示,光纤结构呈轴对称分布,我们忽略外环境的影响因此将外层设置成为完美磁导体(吸收所有电磁波)其余按照电磁波频域的初始设定即可。网格剖分

基于comsol软件弯曲单模光纤模拟仿真的图6

图4 端面网格化分

在光纤端面处采用自由三角形网格进行划分,在PML层共分解成为四块设置成为映射网格(可参考映射网格的划分方法)

基于comsol软件弯曲单模光纤模拟仿真的图7

图5 模式分析

在研究部分中分成两步骤进行分析 分别是模式分析以及确定好相应的频率数值。

第三部分:后处理结果分析

基于comsol软件弯曲单模光纤模拟仿真的图8

图6。泄漏模式分析


在后处理结果中(电磁波模型)选择电场并选择表面。油煎以等值线形式表示,得到回音壁各个电磁模式的能量值分布。如果对端面进行一维截线处理则可以得到相应的数值电场幅度数值。

基于comsol软件弯曲单模光纤模拟仿真的图9基于comsol软件弯曲单模光纤模拟仿真的图10

图7 结果后处理

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