在本教程項目中，我們研究了加熱對實(shí)際二極管激光器模式輪廓的影響，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 )影響波導模式的形狀和傳播常數。通常加熱會(huì )增加折射率，從而導致模式的橫向壓縮.
下圖是我們分析的超大型光波導激光器的截面：
二極管激光器由一個(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平行四邊形設置的.
熱傳導項目
為了研究溫度對傳播模式的影響，我們首先必須確定設備內的溫度分布。 相應的項目文件位于單獨的子文件夾“heat”中。 溫度分布的長(cháng)度尺度當然比光學(xué)分布圖大得多。 此外，還必須考慮設備，散熱器等的整體安裝。 因此，我們增加了用于溫度模擬的布局尺寸:
熱問(wèn)題和傳播模式問(wèn)題的布局在基本文件夾中只在計算域的大小上不同，它裁剪所有其他定義的平行四邊形。此外，在熱布局中，我們有一個(gè)額外的平行四邊形，用來(lái)定義溝槽之間熱源的位置
在源文件中定義了以下熱源:為DomainId=1000的平行四邊形分配一個(gè)空間均勻的熱源，并為邊界指定溫度源.
熱模擬的邊界條件為:
固定的邊界條件對給定的溫度設置了溫度分布并模擬了散熱器。輻射邊界條件是熱模擬的開(kāi)邊界條件，并模擬了到無(wú)限環(huán)境熱輻射。在源文件中定義了邊界的相應溫度。
在給定熱源下所得到的溫度分布如下所示:
對于熱模擬，自適應網(wǎng)格細化也是可用的，自適應網(wǎng)格細化可以清晰地細化溫度場(chǎng)解顯示出最顯著(zhù)特征的網(wǎng)格.
熱效應與光學(xué)模擬的耦合
溫度升高對光學(xué)模擬的物理影響是通過(guò)折射率的變化來(lái)模擬的。JCMsuite提供了對材料文件中定義的介電常數的熱光學(xué)校正，計算出的基本模態(tài)如下所示:
項目定義使用了基本傳播模式示例中的標準設置.
熱透鏡
為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(lài)模式項目的唯一區別是源文件定義:
在整個(gè)計算域上設定一個(gè)恒溫溫度= 293。為了比較模式的寬度，我們在一個(gè)后處理中輸出了計算的本征模在活動(dòng)區的切片上。
為了在Matlab®或Octave中可視化，我們提供了一個(gè)小腳本plot_slice.m可以用來(lái)繪制模態(tài)的輸出截面:
將參考模(紅色)和溫度依賴(lài)模(藍色)繪制成同一圖，可以清楚地觀(guān)察到熱透鏡效應：
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