
COMSOL光栅仿真:计算复合波导光栅准BIC增强古斯汉森位移
**玩转COMSOL光栅仿真:用准BIC把古斯汉森位移搞大**
最近在折腾光栅结构里的古斯汉森位移(Goos-Hnchen Shift),发现用准BIC(Bound States in t
he Continuum)来增强这个效应挺有意思。直接说人话就是:通过设计特殊的光栅结构,让光在表面反射
时横向位移量暴增。这里分享一波用COMSOL建模的核心思路,顺带丢点代码片段。
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**模型搭建:从画图到边界条件**
先画个复合波导光栅的基本结构——硅基底上铺一层二氧化硅,再覆盖周期性排列的氮化硅光栅条。
重点在于参数化建模,方便后续扫描优化。用COMSOL的几何脚本可以直接生成参数化结构:
```matlab
% 光栅参数化建模(COMSOL LiveLink)
grating_period = 800e-9; % 周期800nm
grating_width = 0.5 * grating_period; % 占空比50%
model.geom('geom1').feature().create('grating', 'Rectangle');
model.geom('geom1').feature('grating').set('size', [grating_width, 200e-9]); % 宽度
和高度
model.geom('geom1').feature('grating').set('pos', [0, 0]);
```
这里用矩形堆叠实现光栅,占空比调成0.5是个保守开局。边界条件要特别注意:上下用完美匹配层
(PML)吸收杂散波,横向用周期性条件(Floquet周期边界),让仿真只计算一个单元,省算力。
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**扫参数找BIC:让Q值飞一会儿**
准BIC的特征是共振模式的品质因子(Q值)极高。为了触发它,得在参数空间里“钓鱼”——比如扫光栅
高度或周期。COMSOL的扫参功能可以自动化这个流程:
```matlab
// 参数扫描设置(COMSOL Java API)
study = model.study().create("param_scan");
study.feature().create("param", "Parametric");
study.feature("param").set("plist", "range(180e-9, 10e-9, 220e-9)"); // 高度从180nm
扫到220nm
study.feature("param").set("pname", "h_grating");