在本教程項目中，我們研究了加熱對實際二極管激光器(qì)模式輪廓的影(yǐng)響，即熱透鏡。溫度的變化會(huì)引起材料折射率的變化。這當然會(huì)影(yǐng)響波導模式的形狀和(hé)傳播常數(shù)。通(tōng)常加熱會(huì)增加折射率，從而導緻模式的橫向壓縮.
下圖是我們分析的超大(dà)型光波導激光器(qì)的截面：
二極管激光器(qì)由一個(gè)pn-結組成。用于激光模式的橫向波導是由蝕刻在結構中的兩個(gè)溝槽形成的。橫截面是由布局文件中的一些(xiē)平行(xíng)四邊形設置的.
熱傳導項目
為(wèi)了研究溫度對傳播模式的影(yǐng)響，我們首先必須确定設備內(nèi)的溫度分布。 相應的項目文件位于單獨的子文件夾“heat”中。 溫度分布的長度尺度當然比光學分布圖大(dà)得(de)多(duō)。 此外，還(hái)必須考慮設備，散熱器(qì)等的整體(tǐ)安裝。 因此，我們增加了用于溫度模拟的布局尺寸:
熱問題和(hé)傳播模式問題的布局在基本文件夾中隻在計(jì)算(suàn)域的大(dà)小(xiǎo)上(shàng)不同，它裁剪所有(yǒu)其他定義的平行(xíng)四邊形。此外，在熱布局中，我們有(yǒu)一個(gè)額外的平行(xíng)四邊形，用來(lái)定義溝槽之間(jiān)熱源的位置
在源文件中定義了以下熱源:為(wèi)DomainId=1000的平行(xíng)四邊形分配一個(gè)空(kōng)間(jiān)均勻的熱源，并為(wèi)邊界指定溫度源.
熱模拟的邊界條件為(wèi):
固定的邊界條件對給定的溫度設置了溫度分布并模拟了散熱器(qì)。輻射邊界條件是熱模拟的開(kāi)邊界條件，并模拟了到無限環境熱輻射。在源文件中定義了邊界的相應溫度。
在給定熱源下所得(de)到的溫度分布如下所示:
對于熱模拟，自适應網格細化也是可(kě)用的，自适應網格細化可(kě)以清晰地細化溫度場(chǎng)解顯示出最顯著特征的網格.
熱效應與光學模拟的耦合
溫度升高(gāo)對光學模拟的物理(lǐ)影(yǐng)響是通(tōng)過折射率的變化來(lái)模拟的。JCMsuite提供了對材料文件中定義的介電(diàn)常數(shù)的熱光學校(xiào)正，計(jì)算(suàn)出的基本模态如下所示:
項目定義使用了基本傳播模式示例中的标準設置.
熱透鏡
為(wèi)了量化熱透鏡的效果，我們在參考子文件夾中定義了一個(gè)參考項目。與溫度依賴模式項目的唯一區(qū)别是源文件定義:
在整個(gè)計(jì)算(suàn)域上(shàng)設定一個(gè)恒溫溫度= 293。為(wèi)了比較模式的寬度，我們在一個(gè)後處理(lǐ)中輸出了計(jì)算(suàn)的本征模在活動區(qū)的切片上(shàng)。
為(wèi)了在Matlab®或Octave中可(kě)視(shì)化，我們提供了一個(gè)小(xiǎo)腳本plot_slice.m可(kě)以用來(lái)繪制(zhì)模态的輸出截面:
将參考模(紅色)和(hé)溫度依賴模(藍(lán)色)繪制(zhì)成同一圖，可(kě)以清楚地觀察到熱透鏡效應：
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