COMSOL仿真斜入射一维光子晶体能带图绘制问题

Question

为什么利用comsol仿真一维有限长光子晶体，能够正确的利用频域或者波长域画出动量空间的反射率图，但是用特征频率却画不出正确的能带图根本看不出有带隙这些
注：参数化扫描的是入射角theta，图1是目标图，图2是自己仿真出来的

Answer 1

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1. 关键点分析：
   - 能够正确绘制反射率图，但用特征频率绘制能带图失败，原因可能在于对能带图绘制原理理解不足以及在COMSOL设置上存在问题。能带图反映的是光子晶体中允许传播的光频率范围，即带隙和允许频段情况。
2. 解决方案：
   - 首先，检查在特征频率计算中关于求解器的设置。确保求解器能够准确地计算出不同入射角下光子晶体的特征频率。例如，在频域求解器设置中，要正确设置频率范围、边界条件等参数。
   - 确认在参数化扫描入射角theta时，模型中各物理量的定义和连接是否正确。特别要注意与特征频率计算相关的材料属性、几何结构等参数是否随着入射角正确变化。
   - 对于能带图的绘制，COMSOL通常是通过求解本征值问题来得到特征频率。检查是否正确设置了本征值求解器的参数，如求解模式（例如，TM或TE模式）、精度要求等。
   - 代码示例（假设基于波动光学模块）：

model = model_1;
freq = linspace(0.2, 0.8, 100); % 假设频率范围
theta = 0:0.1:0.8; % 入射角范围
for i = 1:length(theta)
    model.geom('geom1').feature('theta').set('value', theta(i));
    [sol, info] = model.solve('freq_domain', struct('freq', freq));
    % 这里可以根据求解结果提取特征频率等数据用于绘制能带图
end

• 上述代码只是一个简单的示意，实际中需要根据具体的模型结构和物理场设置来准确提取特征频率数据。
  3. 多种解决方案优缺点：
• 方案一：仔细检查求解器设置和参数连接。
  • 优点：从根本上解决问题，全面排查可能导致错误的设置，确保模型的物理原理和求解过程正确。
  • 缺点：需要对COMSOL的各种设置非常熟悉，排查过程较为繁琐，可能需要花费较多时间。
• 方案二：参考COMSOL官方文档和相关教程示例。
  • 优点：可以快速获取正确的设置方法和示例代码，减少自己摸索的时间。
  • 缺点：可能文档和教程示例与自己的模型不完全匹配，需要进一步调整和修改。
    4. 总结：
• 绘制不出正确的能带图关键在于对COMSOL求解特征频率的设置和模型参数连接的准确性。通过仔细检查求解器设置、参数连接以及参考官方文档等方法，可以逐步排查问题并解决，最终正确绘制出能带图。

需要注意的是，以上解答基于一般的COMSOL光子晶体仿真经验，具体问题可能因模型细节和COMSOL版本不同而有所差异。

希望以上解答对您有所帮助。如果您有任何疑问，欢迎在评论区提出。