
Comsol弯曲波导模式分析:有效折射率与损耗计算
弯曲波导在集成光学里是个绕不开的话题,尤其是做硅光或者光子集成电路的朋友,谁还没被那该
死的弯曲损耗折磨过呢?今天咱们就撸起袖子,用Comsol整一波弯曲波导的模式分析,顺便把有效折射率
和损耗计算的门道摸清楚。
**建模关键:弯曲结构怎么画才不翻车**
先别急着怼公式,把几何模型搭对了是成功的一半。对于弯曲波导,建议直接上**环形线段**或者*
*贝塞尔曲线**构建弯曲部分。这里有个骚操作——用参数化方程画弯曲波导核心层:
```java
// COMSOL Java API示例
double R = 50e-6; // 弯曲半径50μm
double theta = 45; // 弯曲角度
model.geom("geom1").feature().create("c1", "Circle");
model.geom("geom1").feature("c1").set("r", R);
model.geom("geom1").feature("c1").set("pos", [R,0]);
model.geom("geom1").feature("c1").set("rot", theta);
```
这段代码创建了一个45度弯曲的圆弧结构。注意坐标系设置要选圆柱坐标,否则边界条件能让你怀
疑人生。材料参数直接怼上硅(n=3.47)和二氧化硅包层(n=1.44),边界条件记得选完美匹配层(PML),不然
辐射损耗算不准。
**模式分析求解器的隐藏设置**
在频域研究中找到模式分析求解器,这里有两个参数要重点关照:
1. **搜索基准**:建议先用直波导的有效折射率当初始值,比如填3.2(比硅低点)
2. **模式数量**:别贪多,先抓前三个模式看看电场分布
跑完仿真后,在结果里右键点"表格",输入`emw.neff`直接提取复数形式的有效折射率。这时候可
能会发现neff的虚部是负值——别慌,这其实是Comsol的相位约定导致的,取绝对值就对了。
**损耗计算的代码实战**
拿到复折射率neff = n_real + i*n_imag后,真正的戏肉来了。用这个公式把虚部转成dB/cm单位
的损耗:
```matlab
% MATLAB数据处理
lambda = 1550e-9; % 波长1.55μm