COMSOL多物理場(chǎng)仿真軟件以高效的計(jì)算性能和杰出的多場(chǎng)耦合分析能力實(shí)現(xiàn)了精確的數(shù)值仿真，已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)研究以及工程計(jì)算，為工程界和科學(xué)界解決了復(fù)雜的多物理場(chǎng)建模問(wèn)題。光電作為物理類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程中極為重要的一部分，其教學(xué)內(nèi)容一直受到各個(gè)高校的重視。結(jié)合目前許多學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的痛難點(diǎn)，將COMSOL仿真引入實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，通過(guò)軟件的可視化處理有效直觀的展示光電仿真的流程，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合，使得文章內(nèi)容具有說(shuō)服力、預(yù)見(jiàn)性和新穎性。

1. 本次課程共 4 天，采用“2+2”教學(xué)體系，分兩階段授課，給與學(xué)員鞏固練習(xí)時(shí)間；采用線(xiàn)上實(shí)訓(xùn)、Step by step 的教學(xué)方式、課堂上連麥答疑、課下班級(jí)群指導(dǎo)；以具體案例和科研論文為實(shí)例，討論在處理具體問(wèn)題時(shí)如何應(yīng)用comsol以及如何做出能夠發(fā)表的結(jié)果；
2. 基礎(chǔ)入門(mén)階段采用Step by step的教學(xué)方式帶著做具體的案例，在案例中學(xué)習(xí)COMSOL應(yīng)用必備技能，幫助學(xué)員快速掌握COMSOL的仿真框架，建立正確的仿真思路。
3. 通過(guò)模塊詳解掌握各種邊界條件和域條件的設(shè)置方法和技巧，區(qū)分每個(gè)邊界條件或域條件應(yīng)該在什么場(chǎng)景中應(yīng)用。
4. 掌握精確仿真電磁場(chǎng)所需的網(wǎng)格劃分標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)化技巧，深入探索從模擬中獲得的結(jié)果（如分析設(shè)計(jì)方案中的電磁場(chǎng)分布、功率損耗、傳輸和反射、阻抗和品質(zhì)因子等），對(duì)光子器件、集成光路、光波導(dǎo)、耦合器、光纖等設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。
5. 應(yīng)用COMSOL WITH MATLAB 進(jìn)行復(fù)雜物理場(chǎng)的建立或者集合模型的建立，如超表面波前的衍射計(jì)算、石墨烯電導(dǎo)函數(shù)的仿真、具有色散材料的能帶求解等。
6. 整個(gè)課程通過(guò)多個(gè)場(chǎng)景案例的應(yīng)用講解，了解借助 COMSOL在理想或多物理場(chǎng)環(huán)境下分析、評(píng)估、預(yù)測(cè)射頻、微波和毫米波等行業(yè)中涉及的器件的性能的方法，使設(shè)計(jì)滿(mǎn)足當(dāng)前和未來(lái)發(fā)展。

“COMSOL 多場(chǎng)耦合仿真技術(shù)與應(yīng)用”光電專(zhuān)題

(一)?案列應(yīng)用實(shí)操教學(xué)：

案例一光子晶體能帶分析、能譜計(jì)算、光纖模態(tài)計(jì)算、微腔腔膜求解案例二類(lèi)比凝聚態(tài)領(lǐng)域魔角石墨烯的moiré 光子晶體建模以及物理分析案例三傳播表面等離激元和表面等離激元光柵等案例四超材料和超表面仿真設(shè)計(jì)，周期性超表面透射反射分析案例五光力、光扭矩、光鑷力勢(shì)場(chǎng)計(jì)算案例六波導(dǎo)模型（表面等離激元、石墨烯等）本征模式分析、各種類(lèi)型波導(dǎo)的傳輸效率求解案例七光-熱耦合案例案例八天線(xiàn)模型案例九二維材料如石墨烯建模案例十基于微納結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)增強(qiáng)生物探測(cè)案例十一散射體的散射,吸收和消光截面的計(jì)算案例十二拓?fù)涔庾訉W(xué)：拓?fù)溥吘墤B(tài)和高階拓?fù)浣菓B(tài)應(yīng)用仿真案例十三二硫化鉬的拉曼散射案例十四磁化的等離子體、各向異性的液晶、手性介質(zhì)的仿真案例十五光學(xué)系統(tǒng)的連續(xù)譜束縛態(tài)案例十六片上微納結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)(特殊情況下，利用二維系統(tǒng)來(lái)有效優(yōu)化三維問(wèn)題)案例十七形狀優(yōu)化反設(shè)計(jì)：利用形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)波導(dǎo)帶通濾波器案例十八非厄米光學(xué)系統(tǒng)的奇異點(diǎn)：包括PT對(duì)稱(chēng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和光子晶體板系統(tǒng)等案例十九微納結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性增強(qiáng)效應(yīng)，以及共振模式的多極展開(kāi)分析案例二十學(xué)員感興趣的其他案例

(二)?軟件操作系統(tǒng)教學(xué)：
COMSOL軟件入門(mén)

初識(shí)COMSOL仿真——以多個(gè)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

COMSOL軟件基本操作
? 參數(shù)，變量，探針等設(shè)置方法、幾何建模
? 基本函數(shù)設(shè)置方法，如插值函數(shù)、解析函數(shù)、分段函數(shù)等
? 特殊函數(shù)的設(shè)置方法，如積分、求極值、求平均值等
? 高效的網(wǎng)格劃分

前處理和后處理的技巧講解
? 特殊變量的定義，如散射截面，微腔模式體積等
? 如何利用軟件的繪圖功能繪制不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)圖和動(dòng)畫(huà)
? 數(shù)據(jù)和動(dòng)畫(huà)導(dǎo)出
不同類(lèi)型求解器的使用場(chǎng)景和方法
COMSOL軟件進(jìn)階
COMSOL中RF、波動(dòng)光學(xué)模塊仿真基礎(chǔ)
? COMSOL中求解電磁場(chǎng)的步驟
? RF、波動(dòng)光學(xué)模塊的應(yīng)用領(lǐng)域
RF、波動(dòng)光學(xué)模塊內(nèi)置方程解析推導(dǎo)
? 亥姆霍茲方程在COMSOL中的求解形式
? RF方程弱形式解析，以及修改方法(模擬特殊本構(gòu)關(guān)系的物質(zhì))
? 深入探索從模擬中獲得的結(jié)果
（如電磁場(chǎng)分布、功率損耗、傳輸和反射、阻抗和品質(zhì)因子等）
邊界條件和域條件的使用方法
? 完美磁導(dǎo)體和完美電導(dǎo)體的作用和使用場(chǎng)景
? 阻抗邊界條件、過(guò)度邊界條件、散射邊界條件、周期性邊界條件的作用
? 求解域條件：完美匹配層的理論基礎(chǔ)和使用場(chǎng)景、 PML網(wǎng)格劃分標(biāo)準(zhǔn)
? 遠(yuǎn)場(chǎng)域和背景場(chǎng)域的使用
波源設(shè)置
? 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(shè)置、S參數(shù)、反射率和透射率的計(jì)算和提取、高階衍射通道反射投射效率的計(jì)算）
? 頻域計(jì)算、時(shí)域計(jì)算
? 點(diǎn)源,如電偶極子和磁偶極子的使用方法
材料設(shè)置
? 計(jì)算模擬中各向同性,各向異性,金屬介電和非線(xiàn)性等材料的設(shè)置
? 二維材料,如石墨烯、MoS2的設(shè)置
? 特殊本構(gòu)關(guān)系材料的計(jì)算模擬(需要修改內(nèi)置的弱表達(dá)式)
網(wǎng)格設(shè)置
? 精確仿真電磁場(chǎng)所需的網(wǎng)格劃分標(biāo)準(zhǔn)
? 網(wǎng)格的優(yōu)化
? 案列教學(xué)
COMSOL WITH MATLAB功能簡(jiǎn)介
? COMSOL WITH MATLAB 進(jìn)行復(fù)雜的物理場(chǎng)或者集合模型的建立(如超表面波前的衍射計(jì)算)
? COMSOL WITH MATLAB 進(jìn)行復(fù)雜函數(shù)的設(shè)置(如石墨烯電導(dǎo)函數(shù)的設(shè)置和仿真)
? COMSOL WITH MATLAB 進(jìn)行高級(jí)求解運(yùn)算和后處理
? COMSOL WITH MATLAB求解具有色散材料的能帶

comsol光電時(shí)間安排：

2022年03月19日-03月20日 在線(xiàn)直播（授課兩天）
2022年03月26日-03月27日 在線(xiàn)直播（授課兩天）

學(xué)員可提出感興趣的其它光電領(lǐng)域計(jì)算模型，我們一定會(huì)盡全力幫您指導(dǎo)！

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