
光纤弯曲处的光到底会不会"漏"?玩过波导仿真的工程师应该都遇到过这个难题。今天咱
们用 COMSOL 来扒一扒光在弯波导里的那些事儿。先看个有意思的现象:当光纤弯到某
个临界半径时,原本规规矩矩的光场突然开始"炸毛"——模场畸变、能量泄露,这就是典
型的弯曲损耗现象。
建个三维螺旋波导模型试试水。在 COMSOL 的几何模块里,用参数化曲线画螺旋线,关
键参数是弯曲半径 R 和螺距 H。这里有个骚操作:用微分几何中的 Frenet 标架定义截面
方向,避免模型扭曲。代码片段长这样:
```matlab
// 螺旋线参数方程
double R = 50e-6; // 微米级弯曲半径
double H = 100e-6;
curve = paramcurve(
R*cos(t),
R*sin(t),
H*t/(2*pi),
t, 0, 2*pi);
```
建模完成后切到波束包络(Beam Envelops)接口。这个方法贼适合处理长距离传输,因
为它不直接求解完整电磁场,而是把场分解为缓慢变化的包络和快速振荡的相位项。设置
材料时注意要定义各向异性折射率——弯曲导致的几何形变会产生等效折射率梯度,这可
是光被束缚的关键。
跑完仿真后看模场分布,用切片图抓取横截面场强。Python 后处理脚本可以自动计算场
分布不对称度:
```python
# 提取电场数据
E_field = results.getElectricField()
x = E_field[:,0]
y = E_field[:,1]
# 计算质心偏移
xc = np.sum(x*abs(E_field)**2)/np.sum(abs(E_field)**2)
yc = np.sum(y*abs(E_field)**2)/np.sum(abs(E_field)**2)
print(f"模式偏移量:{np.sqrt(xc**2+yc**2):.2f} μm")
```