光子晶体与超晶格（速看又一Nature光子晶体向介电超材料转变的相图）

课程一

（直播）

COMSOL光电专题

课程二

（直播）

HFSS、CST电磁及天线设计专题

（一）案列应用实操教学：

案例一

光子晶体能带分析、能谱计算、光纤模态计算、微腔腔膜求解

案例二

类比凝聚态领域魔角石墨烯的moiré 光子晶体建模以及物理分析

案例三

传播表面等离激元和表面等离激元光栅等

案例四

超材料和超表面仿真设计，周期性超表面透射反射分析

案例五

光力、光扭矩、光镊力势场计算

案例六

波导模型（表面等离激元、石墨烯等）本征模式分析、各种类型波导传输效率求解

案例七

光-热耦合案例

案例八

天线模型

案例九

二维材料如石墨烯建模

案例十

基于微纳结构的电场增强生物探测

案例十一

散射体的散射,吸收和消光截面的计算

案例十二

拓扑光子学：拓扑边缘态和高阶拓扑角态应用仿真

案例十三

二硫化钼的拉曼散射

案例十四

磁化的等离子体、各向异性的液晶、手性介质的仿真

案例十五

光学系统的连续谱束缚态

案例十六

片上微纳结构拓扑优化设计(特殊情况下，利用二维系统来有效优化三维问题)

案例十七

形状优化反设计：利用形状优化设计波导带通滤波器

案例十八

非厄米光学系统的奇异点：包括PT对称波导结构和光子晶体板系统等

案例十九

微纳结构的非线性增强效应，以及共振模式的多极展开分析

案例二十

学员感兴趣的其他案例

（二）软件操作系统教学：

软件

入门

初识COMSOL仿真——以多个具体的案例建立COMSOL仿真框架，建立COMSOL仿真思路，熟悉软件的使用方法

COMSOL软件基本操作

• 参数，变量，探针等设置方法、几何建模
• 基本函数设置方法，如插值函数、解析函数、分段函数等
• 特殊函数的设置方法，如积分、求极值、求平均值等
• 高效的网格划分

前处理和后处理的技巧讲解

• 特殊变量的定义，如散射截面，微腔模式体积等
• 如何利用软件的绘图功能绘制不同类型的数据图和动画
• 数据和动画导出
• 不同类型求解器的使用场景和方法

软件

进阶

COMSOL中RF、波动光学模块仿真基础

• COMSOL中求解电磁场的步骤
• RF、波动光学模块的应用领域

RF、波动光学模块内置方程解析推导

• 亥姆霍兹方程在COMSOL中的求解形式
• RF方程弱形式解析，以及修改方法(模拟特殊本构关系的物质)
• 深入探索从模拟中获得的结果

（如电磁场分布、功率损耗、传输和反射、阻抗和品质因子等）

边界条件和域条件的使用方法

• 完美磁导体和完美电导体的作用和使用场景
• 阻抗边界条件、过度边界条件、散射边界条件、周期性边界条件的作用
• 求解域条件：完美匹配层的理论基础和使用场景、 PML网格划分标准
• 远场域和背景场域的使用
• 端口使用场景和方法
• 波束包络物理场的使用详解

波源设置

• 散射边界和端口边界的使用方法和技巧（波失方向和极化方向设置、S参数、反射率和透射率的计算和提取、高阶衍射通道反射投射效率的计算）
• 频域计算、时域计算
• 点源,如电偶极子和磁偶极子的使用方法
• 背景场的作用及使用方法

材料设置

• 计算模拟中各向同性,各向异性,金属介电和非线性等材料的设置
• 二维材料,如石墨烯、MoS2的设置
• 特殊本构关系材料的计算模拟(需要修改内置的弱表达式)

网格设置

• 精确仿真电磁场所需的网格划分标准
• 网格的优化
• 案列教学

COMSOL WITH Matlab功能简介

• COMSOL WITH MATLAB 进行复杂的物理场或者集合模型的建立(如超表面波前的衍射计算)
• COMSOL WITH MATLAB 进行复杂函数的设置(如石墨烯电导函数的设置和仿真)
• COMSOL WITH MATLAB 进行高级求解运算和后处理
• COMSOL WITH MATLAB求解具有色散材料的能带

（一）案列应用实操教学：

案例一

偶极子天线建模仿真

案例二

贴片天线建模仿真

案例三

双频加载型微带天线建模仿真

案例四

圆极化天线建模仿真及性能分析

案例五

毫米波平面微带线的优化设计

案例六

雷达散射截面分析

案例七

毫米波带阻型频率选择表面

案例八

HFSS与Matlab联合阵列天线仿真

案例九

喇叭天线建模仿真

案例十

基片集成波导缝隙阵列天线仿真

案例十一

可重构介质谐振器天线仿真

案例十二

多点馈电圆极化平面阵列天线仿真

案例十三

复合左右手传输线型漏波天线仿真

案例十四

有源可调谐频率选择表面仿真，周期性结构模板的建立及仿真

案例十五

多入多出MIMO天线仿真

案例十六

频率选择表面在天线中的应用

（二）软件操作系统教学：

基础理论

经典电磁理论：简要介绍电磁场的基础理论，有助于理解天线的工作原理

天线设计理论：明确天线设计参数、设计目标与天线工作性能的关系

• 天线类型、天线的辐射、增益、方向性
• 阻抗匹配、带宽、极化、天线阵
• 天线仿真特点分析，天线仿真面临的挑战，常用软件介绍等

仿真软件的基本操作——通过多个具体案例讲解天线仿真的常用操作及建模方法

• 仿真的常用设置
• 建模的基本方法
• 变量设置方法及技巧
• 各类型模型变换

HF

SS

电磁仿真

及应用

仿真软件的常用设置——通过多个具体案例讲解天线仿真的常用设置及其他边界条件和激励的应用及设置

• 仿真边界条件的设置
• 仿真模型网格的划分方法
• 激励类型与常用设置方法

天线仿真结果输出及分析——结合案例仿真讲解如何设置及查看仿真结果

• S参数、输入阻抗及导纳
• Smith圆图、电压驻波比
• 场分布图、辐射方向图、轴比

天线仿真设置技巧及性能优化——结合案例讲解如何对天线模型进行优化设计

• 变量设置技巧及应用
• 参数化扫描
• 参数的优化设计

与其它软件的联合应用——针对天线设计及后处理过程中的常见操作，讲解与其它软件的联合应用

• 模型的导入与导出
• 数据的导入与导出
• 与Matlab联合仿真方法

CST

电磁仿真

及应用

仿真软件的基本操作——通过多个具体案例讲解天线仿真的常用操作及建模方法

• 仿真模板设置
• 建模的基本方法
• 变量设置方法及技巧
• 各类型模型变换
• 激励类型与常用设置

天线仿真结果输出及分析——结合案例仿真结果讲解如何设置及查看仿真结果

天线仿真设置及技巧——结合具体案例掌握天线电磁仿真中的应用技巧

• 参数化扫描
• 数据后处理
• 工作列表设置
• 仿真误差的分析方法

HFSS与CST天线仿真总结及对比

• 特点及优势：通过案例对比两种仿真软件各自的特点及优势
• 仿真步骤：总结采用两种仿真软件进行天线仿真的步骤和区别