你好我是李大智 2024-02-29 20:38 采纳率: 0%
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已结题

comsol仿真反射率、吸收率时峰值位置和深度不对!

问题遇到的现象和发生背景:想复现如下文章“On-Chip Narrowband Thermal Emitter for Mid-IR Optical Gas Sensing“中的图2(a)的反射、透射、吸收曲线,按照文章中给出来的数据进行的建模(总体上是Cu-Al2O3-Cu的结构,上下我自己设置了3um的空气层,最上方设了PML层),但是仿真出来共振峰的位置不对,理应在 74 THz位置的峰出现在了 62 THz 的位置,并且共振峰深度不够,文章中反射率最低接近0,我只能到0.55;文章中吸收率最高接近1,我只能到0.4多。

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(上图为文章中的图2)

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(我建的模)

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(网格划分)

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(仿真结果)

操作环境、软件版本等信息 :使用的comsol 6.1 ,波动光学模块
尝试过的解决方法 :我设置改网格,现在网格质量都很高,0.9以上,还试过调整空气域厚度,都没什么变化。试过改结构参数,确实可以把峰值调整到 74 THz波长处,但是深度还是不够。

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(我调整了结构参数之后的图,注:对光源上端、结构下端两个面积分计算得来的反射率back、透射率out、吸收率1-back-out)

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(我做的调整:十字结构宽度w增加了63nm,长度l减小了163nm)

我想要达到的结果:希望波长可以在74THz位置,并且发射率最低可以到0,吸收率最高可以到1。
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17条回答 默认 最新

  • 专家-赤兔[在线] 全栈领域优质创作者 2024-02-29 20:39
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    引自免费微信小程序:皆我百晓生

    根据您的描述,您在使用COMSOL Multiphysics 6.1的波动光学模块仿真一个基于Cu-Al2O3-Cu结构的中红外光热发射器,并尝试复现文献“On-Chip Narrowband Thermal Emitter for Mid-IR Optical Gas Sensing”中的图2(a)所示的反射率、透射率和吸收率曲线。但是,在仿真过程中遇到了以下问题:

    1. 共振峰位置不匹配:理论上的峰值应该出现在74 THz(对应波长约为4 um),而实际仿真结果显示在62 THz(约4.8 um)。

    2. 共振峰深度不足:文献中的反射率接近0,而您的仿真结果仅为0.55;吸收率文献中接近1,而您的仿真结果为0.4多。

    为了帮助您解决这些问题,可以考虑以下几个方面进行调整或检查:

    模型参数校验

    • 确保所有材料的光学属性(如折射率n、消光系数k)准确无误,特别是在特定频率下的数值。
    • 核实结构尺寸是否与文献完全一致,包括Cu层、Al2O3层以及上下空气层的具体厚度。

    边界条件与光源设置

    • 检查PML层的设置是否合理,确保其能有效吸收边界处的辐射场。
    • 确定光源的频谱特性是否正确地模拟了目标的74 THz谐振。

    网格细化

    虽然您提到网格质量已提高到0.9以上,但可能还需要针对关键区域进一步优化网格划分。尤其是结构界面和具有快速变化电磁场区域,应确保网格足够细密以捕捉精确的物理现象。

    耦合效应

    检查模型中是否充分考虑了金属-介质界面的耦合效应,例如表面等离子体共振(SPR)的影响,这可能会影响共振峰的位置和强度。

    光线追踪与散射

    确认是否开启了必要的光线追踪功能或者考虑了散射对结果的影响,特别是对于复杂的结构形状。

    数值稳定性与迭代收敛

    检查仿真计算过程中的收敛性,确保迭代次数足够多且达到稳定的解。

    后处理与积分区域

    确保计算反射率、透射率和吸收率时选取的积分区域正确,覆盖整个相关截面。

    鉴于无法直接提供代码或查看您的具体模型设置,上述建议是基于常见的仿真问题分析得出的。请逐一排查并调整后重新运行仿真,同时密切关注仿真日志信息,以确定是否解决了现有问题。如果以上方法仍不能解决问题,可能需要更深入地研究文献中的建模细节,或者联系COMSOL技术支持获取专业指导。

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