광원 형태 변경하기 | Beam shape & focus , oblique

빠르게 가져온 두번째 COMSOL!!
잊어버리기 전에 복습하고
정리 해왔습니다!
 
오늘은 광원을 Gaussian function
으로 설정하고 특정지점에 focus하거나
 
광원을 normal 하게 입사하는것이 아닌
oblique하게 입사하는 상황에 대해 구현해본다.
 

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그럼 첫번째로  광원 형태 설정하기
 
우선 빠르게 구조체를 만든다!

가로 10 m 세로 20 m의 직사각형에
8*20 , 10*18 각각 하나씩 만들면 [Geometry] 끝!
 

바로 [Material]에서 all 선택하고 refractive index 1로 설정!
 

[Definition]에서 [Perfectly Matched Layer]로
외부 확장 영역을 선택 !! 👌
 
다음은 광원에 대해 설정할 껀데
[Surface Current Density]에서 이전 포스팅과 같이 설정한다.
오늘은 아래 보이는 파란색 선을 광원으로  설정해준다!!

 
이때, Gaussian function을 사용해서 
 
z에 다음의 함수를 입력
exp(-(y^2)/(3^2))
 
그리고 [Study]에서 단위를 변경

freq단위를 Hz와 c_const/1로 바꾸면 광원 설정 완료!!
 

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여기까지 잘 했다면 [Mesh]에서 
문제없이 잘 형성 될거다!!!(밑에처럼!!)
 

 

잘 형성된 mesh 를 보고 감탄하다가
 
[Study]에서 [Compute]해주면
 

따란 

 

예쁘게 전기장이 형성된걸 확인할 수 있다.
 
여기서 ewfd.normE 를 ewfd.Ey로 바꾸면
(.Ez나 .Ex 처럼) 해당 방향의 전기장을 알 수 있다.
 

ewfd.Ey 결과

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두번째. 광원 focus하기!
 
이건 광원의 형태만 좀 바꿔주면 된다!!
 
그건 어디서??
아까 입력한 함수에서!!
 

뒤에 exp(-i*sqrt(a^2+y^2)*2*pi)
항을 추가로 곱해준다.
 
이때, a는 광원으로 지정한 파란색 선에서 부터의 거리이다.
난 6으로 넣음
 
함수를 추가하고 동일하게 compute하면 
아래의 결과가 나온다.

아주 예쁘게 잘 모여있는걸 확인 할 수 있다.
 
마찬가지로 ewfd.Ey 로 바꿔서 확인하면

Ey방향으로 형성된 전기장의 세기를 알 수 있다!
 

여기서 알 수 있 듯
내가 보고자 하는 광원에 
해당하는 function만 잘 넣어주면 
쉽게 계산 가능하다!! 

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세번째로는 광원을 oblique하게 입사시켜 보자!
여기선 oblique한 thet 값을 parameter로 지정해준다.
 
순서대로 해보면
 
우선, 정사각 형태의 새로운 구조체를 만들어준다!

 

광원을 정사각형 중간지점에서 비스듬하게 

생성해 줄 것이기 때문에 

중간에 선을 그어준다!

 

 

마찬가지로 [Material]은 구조체 전체로 선택

 

다음 [Perfectly Matched Layer]는 테두리 영역만 선택

 

 

광원은 중간에 만든어준 선으로 선택해서

z 축 방향으로

exp(-(x+3)^2/(3^2))*exp(-i*ewfd.k*sin(thet))

gaussian function에 oblique한 항 을 곱해준다

 

이때, ewfd.k 를 wave number k 로 씀

 

여기서 중요한점 !!

 

function에서 thet를 써줬으니

thet에 대해 정의해줘야 한다.

 

[Parameter]에서

다음과 같이[Name]에 thet로 정의하고

값은 45 [deg]로 넣어주면

자동으로 rad단위로 변경한다.

 

또, freq 단위를 제대로 바꿔주면 끝!

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여기까지 잘 했다면 [Mesh]도 잘 나타난다.

찐 막

 

[Study]에서 [Compute] 하면

결과가 나오는데

 

엥? 전혀 oblique한 E field가 아니다.. 

아주 바르게 빨간 색이 | | 이렇게 있는걸 확인 할 수 있음

 

 

문제가 뭘까 살펴보다가

수식에서 발견!!

exp(-(x+3)^2/(3^2))*exp(-i*ewfd.k*sin(thet)) 이 아니라 

wave function은 ikd

그러니깐 거리에 대한 항이 빠짐 ㅋㅋㅋㅋ

 

그래서 

exp(-(x+3)^2/(3^2))*exp(-i*ewfd.k*x*sin(thet))

로 변경해줬다!

 

다시 결과를 돌려보면

짜란

 

  E field 가 oblique하게 진행하고 있는 결과를

확인 할 수 있다!!

 

thet =45 [deg] 일 때 결과임!

 

 

ewfd.Ez 도 확인 해줌!!

 

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thet를 10으로 바꿔준 결과

ewfd.normE 결과

ewfd.Ez 결과