基于mode模块的光纤弯曲损耗模拟_UM_电场

基于mode模块的光纤弯曲损耗模拟

大家好，今天我所分享的案例是基于Lumercical软件的光纤弯曲损耗模拟分析的介绍。文中主要介绍的是光纤波导在弯曲过程中能量损失的情况。基于Lumercial mode模块展开细致化研究分析模拟。

所选用的计算是基于FDE算法而展开的。

首先建立光纤几何波导，以及配置好弯曲的结构模型：

图1 弯曲光纤波导三视图

如图1所示为弯曲光纤波导的三视图，细节光纤纤芯及包层配置如下图2所示：

图2 纤芯配置

图3 包层配置

图4 模拟区域设置

在完成基本光纤波导几何配置后，设定模拟区域参数设置如上所示，模拟在300k环境介质为空气环境下进行。边界条件为金属边界条件。在进程check材料检验后，选择运行按钮进行运算。

如下图5所示，为弯曲波导模式计算细节处理：

模拟的中心波长为1.55微米

计算的为前15个偏振模式

勾选上弯曲波导计算，设定弯曲波导的曲率半径为9.1e6微米

随后进行运算。

图5 弯曲波导模式计算参数配置

图6 弯曲波导模式计算结果

如图6所示为光纤波导在弯曲后计算的模式部分结果，可以计算得到1.55微米中心波长下对应各阶光纤模式的有效折射率数值。以及偏振分配比例（TE/TM），如下图7所示为光纤模式弯曲后的模场分布图（部分数值结果），可以发现传输光线模式由于弯曲导致部分模式场的分布发生畸变。

图7 弯曲波导模式电场分布图

来源：320科技工作室

基于CP2K的高温下烷烃裂解分子动力学模拟

关键词：CP2K；烷烃；裂解；高温；分子模拟在有氧气的情况下，物质在高温下发生的分解称为燃烧，而在没有氧气的情况下则称为热解。烷烃的质量越大，支链越多，热解的速率通常也会越大。烷烃的裂解涉及到C-C和C-H键的断裂，是自由基机理。本案例将通过CP2K软件实现烷烃的热解反应。初始模型的构建首先通过packmol软件将10个正葵烷插入到3*3*3nm3的立方盒子中，输入文件如图1所示：图1packmol输入文件所构建的初始模型如图2所示：图2十条正葵烷分子链初始模型在CP2K的输入文件中任务类型选择MD，理论方法采用GFN1-xTB，采用NVT系综，热浴采用CSVR，温度设为3500K（温度设置较高加快反应的进行），热浴TIMECON设为100，步数STEPS设为50000，步长TIMESTEP设为0.2，部分输入文件如图3所示：图3CP2K部分输入文件可以看到，随着模拟的进行，经过10ps后，正葵烷被裂解为大量的小分子碎片。如图4所示，体系中不存在完整的正葵烷分子链。图4模拟过程中正葵烷分子链的裂解情况我们进一步考察体系中具有不同成键数的碳原子的数目变化（图5），可以看到，有100个C原子的成键数都是4，因为体系一开始所有的C原子都来自正葵烷，都属于sp3碳,10条正葵烷分子链总共是100个碳原子。随着模拟的进行，长链烃开始裂解，开始出现短链烃烷，烯烃和炔烃，因此C(4)逐渐减少，C(3)，C(2)逐渐增多。C(1)和C(0)主要来自于一些不稳定的分子碎片。从图6也可以看出，C-C键和C-H键在数目在反应过程中也在逐渐减少。图5模拟过程中具有不同成键数的碳原子的数目变化图6模拟过程中C-C和C-H键数目的变化结语本案例通CP2K成功实现了正葵烷分子链的热裂解反应，对于相关领域的研究人员和工程师来说，本案例提供了一个有力的工具，可以为解决实际问题提供理论依据和技术支持来源：320科技工作室