Comsol光子晶体光栅非对称传输。光子晶体光栅的非对称传输效应一直是个有趣的话题——当光从左边入射和右边入射时透射率居然能差出几个数量级。今天我们用COMSOL玩点实在的手把手搭建个二维光子晶体波导模型看看怎么用参数化扫描实现双向传输特性的对比。先看结构核心六边形排列的介质柱阵列晶格常数a580nm圆柱半径r0.3a。材料选GaAsn≈3.5基底是二氧化硅。这里有个骚操作在周期性边界条件下通过旋转晶格方向打破对称性。代码里用parametric sweep控制入射角从-30度扫到30度model.param.set(theta, -30:5:30); study model.study.create(std1); study.set(plistarr, {theta});边界条件的设置是重头戏。上下用完美匹配层PML左右设Floquet端口。注意这里有个坑——正向和反向入射需要分别建立两个端口用不同的波矢分量% 端口1设置正向入射 floquet1 model.physics(emw).feature.create(floquet1, FloquetPeriodic, 1); floquet1.set(k0, {emw.beta_emw*sin(theta*pi/180) emw.beta_emw*cos(theta*pi/180)}); % 端口2设置反向入射 floquet2 model.physics(emw).feature.create(floquet2, FloquetPeriodic, 1); floquet2.set(k0, {-emw.beta_emw*sin(theta*pi/180) emw.beta_emw*cos(theta*pi/180)});运行后发现个诡异现象当波长在1500-1600nm区间时正向入射的透射率高达80%反向却不到5%。这非对称比喝酸奶不舔盖还明显。查看电场分布记得用slice切面图能看到正向入射时电磁场在缺陷位置形成共振增强反向则出现明显的局域化现象。Comsol光子晶体光栅非对称传输。参数优化时可以玩点花的比如在结构边缘加渐变柱体半径for i 1:5 model.geom(geom1).feature().create(sprintf(cyl%d,i), Cylinder); model.geom(geom1).feature(sprintf(cyl%d,i)).set(r, r*(10.1*i)); ... // 位置坐标调整 end这种渐变结构能让带宽拓宽约15%但要注意模式匹配——别让渐变太陡引发杂散模式。最后导出数据时用全局矩阵计算S参数矩阵的奇异值非对称度直接取20*log10(S21/S12)效果拔群。整个过程就像在电磁世界里搭乐高每个参数调整都像在跟光子玩捉迷藏。下次或许可以试试引入拓扑光子学概念搞个更魔幻的非对称传输器件。毕竟玩仿真不折腾点反直觉的现象和咸鱼有什么区别