基于comsol谐振环模拟
2026年8月1日 09:40浏览：8
本项目基于 COMSOL Multiphysics 平台开展谐振环光学器件仿真研究，围绕微纳光波导中的光场传播、耦合与谐振特性进行建模分析。通过构建双环耦合谐振结构，合理划分纤芯与包层材料区域，并引入电磁波物理场求解方法，实现了对谐振环内部电场分布和全局响应特性的可视化模拟。
仿真结果表明，输入光在直波导传播过程中能够与环形谐振腔发生有效耦合，并在特定频率条件下形成明显的场增强现象。电场云图清晰展示了光能量在环形结构中的传播路径与局域分布特征，全局响应曲线则进一步揭示了器件对特定波段的选择性调控能力。该模拟不仅直观呈现了谐振环的工作机理，也为后续开展光滤波器、光传感器、集成光路器件等方向的设计优化提供了理论依据和仿真支撑。
图1：谐振环几何结构模型
该图展示了在
COMSOL
中建立的双环耦合谐振结构。模型由上下直波导与两个环形谐振腔组成，光信号可沿直波导输入，并在靠近环形波导的位置发生倏逝场耦合。该结构能够实现特定波长下的能量选择性耦合与谐振增强，是后续电磁场分布和传输特性分析的基础。
图2：材料区域与物理场设置
该图展示了模型中的材料分配与物理场模块设置。结构中不同区域被分别定义为包层和纤芯材料，并在电磁波相关物理场中进行求解。通过合理设置纤芯、包层以及端口、散射边
界等条件，可以模拟光在谐振环结构中的传播、耦合和损耗行为，为分析器件性能提供可靠的仿真环境。
图3：谐振环电场分布结果
该图展示了特定频率下谐振环结构中的电场分布情况。颜色云图反映了电场分量的强弱变化，箭头则表示场的传播方向。可以看到，光场在直波导与环形谐振腔之间发生明显耦合，并在环形区域内形成较强的场分布，说明该结构具有良好的谐振响应和能量局域增强效果。
图4：全局响应曲线分析
该图为模型的全局响应曲线，反映了不同波长或频率条件下结构的传输变化。曲线中出现明显的峰值和谷值，说明谐振环对特定波段具有选择性响应。当输入光满足谐振条件时，能量会被有效耦合进入环形腔体，从而引起输出响应的显著变化。这一结果可用于评估谐振波长、耦合效率及器件滤波性能。
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