光学BIC-2019-nature-Topologically enabled ultrahigh-Q guided resonances robust to out-of-plane scattering comsol with Matlab仿真 远场偏振计算在硅基光子晶体板上观测到拓扑保护的高Q值共振这事儿听着就让人手痒想撸代码。2019年Nature那篇论文里的魔性结构说穿了就是打破对称性搞出来的拓扑边界态。今天咱们直接上干货用COMSOL和Matlab复现这个现象的关键步骤。先整点硬核操作——在COMSOL里搭建光子晶体平板模型。注意了这里边界条件设置直接决定能不能抓到BIC的尾巴。试试这个MATLAB livelink脚本片段model mphload(BIC_base.mph); model.param.set(delta, 0.1e-6); % 不对称参数 model.component(comp1).geom(geom1).feature(pol1).set(rotation, delta); model.study(std1).run();这段骚操作通过微调晶格旋转角度δ引入不对称性。重点在于参数扫描时δ要控制在纳米级大了直接破坏拓扑保护特性小了又激不发出共振——就像在刀尖上跳舞。跑完仿真别急着关窗口远场偏振计算才是重头戏。处理电场数据时得注意相位匹配E_field mphinterp(model,{ewfd.Ex,ewfd.Ey},coord,[x_grid;y_grid]); Stokes 0.5*real(E_field(:,:,1).*conj(E_field(:,:,2)) - E_field(:,:,2).*conj(E_field(:,:,1))); imshow(Stokes/max(abs(Stokes(:))),Colormap,jet(256));这个偏振度计算直接暴露BIC的拓扑特性。当Q值突破1e5时注意观察图像中心区域会出现类似量子涡旋的偏振奇点——这就是拓扑保护的铁证比什么理论推导都直观。光学BIC-2019-nature-Topologically enabled ultrahigh-Q guided resonances robust to out-of-plane scattering comsol with Matlab仿真 远场偏振计算调试时最容易翻车的是网格划分。记住在环形耦合区域要加密网格用这个自适应函数model.mesh(mesh1).feature(size).set(customize, on); model.mesh(mesh1).feature(size).set(hgrad, 1.3); % 梯度过渡 model.mesh(mesh1).run();网格质量直接影响共振峰线宽计算曾经有个哥们因为hgrad参数设成默认1.5结果Q值死活上不去后来发现是网格在环形边界处产生了畸变。最后给个忠告处理超高品质因子时COMSOL默认求解器可能会漏掉共振峰。换成频域窄带扫描配合完美匹配层边界条件就像这样设置model.study(std1).feature(freq).set(plist, linspace(193.1e12,193.3e12,500)); model.component(comp1).physics(emw).feature(pml1).active(true);这波操作下来频谱里应该会出现尖得像针一样的共振峰。记得保存数据时用HDF5格式否则几百万网格的数据分分钟撑爆内存。当所有参数调教到位时在远场偏振图里看到那个完美的涡旋结构比喝十杯美式还提神——拓扑光学这玩意玩的就是这种在缺陷中找完美的快感。
Topologically Advanced Ultrahigh-Q Guided Reson...
光学BIC-2019-nature-Topologically enabled ultrahigh-Q guided resonances robust to out-of-plane scattering comsol with Matlab仿真 远场偏振计算在硅基光子晶体板上观测到拓扑保护的高Q值共振这事儿听着就让人手痒想撸代码。2019年Nature那篇论文里的魔性结构说穿了就是打破对称性搞出来的拓扑边界态。今天咱们直接上干货用COMSOL和Matlab复现这个现象的关键步骤。先整点硬核操作——在COMSOL里搭建光子晶体平板模型。注意了这里边界条件设置直接决定能不能抓到BIC的尾巴。试试这个MATLAB livelink脚本片段model mphload(BIC_base.mph); model.param.set(delta, 0.1e-6); % 不对称参数 model.component(comp1).geom(geom1).feature(pol1).set(rotation, delta); model.study(std1).run();这段骚操作通过微调晶格旋转角度δ引入不对称性。重点在于参数扫描时δ要控制在纳米级大了直接破坏拓扑保护特性小了又激不发出共振——就像在刀尖上跳舞。跑完仿真别急着关窗口远场偏振计算才是重头戏。处理电场数据时得注意相位匹配E_field mphinterp(model,{ewfd.Ex,ewfd.Ey},coord,[x_grid;y_grid]); Stokes 0.5*real(E_field(:,:,1).*conj(E_field(:,:,2)) - E_field(:,:,2).*conj(E_field(:,:,1))); imshow(Stokes/max(abs(Stokes(:))),Colormap,jet(256));这个偏振度计算直接暴露BIC的拓扑特性。当Q值突破1e5时注意观察图像中心区域会出现类似量子涡旋的偏振奇点——这就是拓扑保护的铁证比什么理论推导都直观。光学BIC-2019-nature-Topologically enabled ultrahigh-Q guided resonances robust to out-of-plane scattering comsol with Matlab仿真 远场偏振计算调试时最容易翻车的是网格划分。记住在环形耦合区域要加密网格用这个自适应函数model.mesh(mesh1).feature(size).set(customize, on); model.mesh(mesh1).feature(size).set(hgrad, 1.3); % 梯度过渡 model.mesh(mesh1).run();网格质量直接影响共振峰线宽计算曾经有个哥们因为hgrad参数设成默认1.5结果Q值死活上不去后来发现是网格在环形边界处产生了畸变。最后给个忠告处理超高品质因子时COMSOL默认求解器可能会漏掉共振峰。换成频域窄带扫描配合完美匹配层边界条件就像这样设置model.study(std1).feature(freq).set(plist, linspace(193.1e12,193.3e12,500)); model.component(comp1).physics(emw).feature(pml1).active(true);这波操作下来频谱里应该会出现尖得像针一样的共振峰。记得保存数据时用HDF5格式否则几百万网格的数据分分钟撑爆内存。当所有参数调教到位时在远场偏振图里看到那个完美的涡旋结构比喝十杯美式还提神——拓扑光学这玩意玩的就是这种在缺陷中找完美的快感。
