在工程實際中，很多多物理場耦合作用下的實驗缺少開展條件，且無具體的理論指導設計，必須采用數(shù)值仿真的方法來研究和測評。COMSOL Multiphysics具有高效的計算性能和獨特的多物理場全耦合分析能力，可以保證數(shù)值仿真的高度精確，因此被應用于各個學科領域。但是，由于多個物理場耦合問題的復雜性，COMSOL在實踐應用中也存在大量的技術(shù)問題。

(一)?案列應用實操教學：

COMSOL仿真實踐(RF及波動光學模塊案例Step by step詳解)：

1、光子晶體能帶分析、能譜計算、光纖模態(tài)計算、微腔腔膜求解；

2、類比凝聚態(tài)領域魔角石墨烯的moiré 光子晶體建模以及物理分析；

3、傳播表面等離激元和表面等離激元光柵等

4、超材料和超表面仿真設計，周期性超表面透射反射分析;

5、光力、光扭矩、光鑷力勢場計算；

6、波導模型：表面等離激元、石墨烯等波導模型的本征模式分析，以及利用數(shù)值端口求解各種類型波導的傳輸效率；

7、光-熱耦合案例；

8、天線模型；

9、二維材料如石墨烯建模；

10、基于微納結(jié)構(gòu)的電場增強生物探測；

11、散射體的散射,吸收和消光截面的計算;

12、拓撲光子學：拓撲邊緣態(tài)和高階拓撲角態(tài)應用仿真；

13、二硫化鉬的拉曼散射;

14、磁化的等離子體、各向異性的液晶、手性介質(zhì)的仿真；

15、光學系統(tǒng)的連續(xù)譜束縛態(tài)；

16、片上微納結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設計(特殊情況下，如何利用二維系統(tǒng)來有效的優(yōu)化三維問題)：反設計片上透鏡，偏振分束器；

17、形狀優(yōu)化反設計：利用形狀優(yōu)化設計波導帶通濾波器；

18、非厄米光學系統(tǒng)的奇異點：包括PT對稱波導結(jié)構(gòu)和光子晶體板系統(tǒng)等；

19、微納結(jié)構(gòu)的非線性增強效應，以及共振模式的多極展開分析；

20、感興趣的其他案例

（二）軟件操作系統(tǒng)教學：

1、初識COMSOL仿真
目標：以多個具體的案例建立COMSOL仿真框架，建立COMSOL仿真思路，熟悉軟件的使用方法；
2、COMSOL軟件基本操作
2.1 參數(shù)，變量，探針等設置方法
2.2 幾何建模
2.3基本函數(shù)設置方法，如插值函數(shù)、解析函數(shù)、分段函數(shù)等
2.4特殊函數(shù)的設置方法，如積分、求極值、求平均值等
2.5高效的網(wǎng)格劃分
3、前處理和后處理的技巧講解
3.1特殊變量的定義，如散射截面，微腔模式體積等
3.2如何利用軟件的繪圖功能繪制不同類型的數(shù)據(jù)圖和動畫
3.3數(shù)據(jù)和動畫導出
3.4不同類型求解器的使用場景和方法4、COMSOL中RF、波動光學模塊仿真基礎
4.1 COMSOL中求解電磁場的步驟
4.2 RF、波動光學模塊的應用領域
5、RF、波動光學模塊內(nèi)置方程解析推導
5.1亥姆霍茲方程在COMSOL中的求解形式
5.2 RF方程弱形式解析，以及修改方法(模擬特殊本構(gòu)關系的物質(zhì))
5.3深入探索從模擬中獲得的結(jié)果
（如電磁場分布、功率損耗、傳輸和反射、阻抗和品質(zhì)因子等）

6、邊界條件和域條件的使用方法
6.1完美磁導體和完美電導體的作用和使用場景
6.2阻抗邊界條件、過度邊界條件、散射邊界條件、周期性邊界條件的作用
6.3求解域條件：完美匹配層的理論基礎和使用場景、 PML網(wǎng)格劃分標準
6.4遠場域和背景場域的使用；6.5 端口使用場景和方法；
6.5波束包絡物理場的使用詳解；
7、波源設置
7.1散射邊界和端口邊界的使用方法和技巧（波失方向和極化方向設置、S參數(shù)、反射率和透射率的計算和提取、高階衍射通道反射投射效率的計算）
7.2頻域計算、時域計算7.3點源,如電偶極子和磁偶極子的使用方法
7.4背景場的作用及使用方法
8、材料設置
8.1計算模擬中各向同性,各向異性,金屬介電和非線性等材料的設置
8.2二維材料,如石墨烯、MoS2的設置；
8.3特殊本構(gòu)關系材料的計算模擬(需要修改內(nèi)置的弱表達式)
9、網(wǎng)格設置
9.1精確仿真電磁場所需的網(wǎng)格劃分標準9.2網(wǎng)格的優(yōu)化9.3案列教學10、COMSOL WITH MATLAB功能簡介
(a)
COMSOL WITH MATLAB 進行復雜的物理場或者集合模型的建立
(如超表面波前的衍射計算);
(b)
COMSOL WITH MATLAB 進行復雜函數(shù)的設置
(如石墨烯電導函數(shù)的設置和仿真);
(c)
COMSOL WITH MATLAB 進行高級求解運算和后處理;
(d)
COMSOL WITH MATLAB求解具有色散材料的能帶；

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