CST熱-光調(diào)制器仿真實例(1)- 環(huán)形震蕩,溫控材料
電-熱-光調(diào)制器是用電生熱,然后用不同溫度控制材料屬性,從而達到控制光頻信號的效果。這期我們拿一個帶環(huán)形震蕩器的光頻傳輸線(自帶案例庫里面有環(huán)形振蕩器),加上鎢絲,然后展示“電-熱-光”的仿真流程。
首先了解模型,基底和覆蓋層(未顯示)都是類似二氧化硅的材料,有熱仿真屬性。模型無空氣。
核心傳輸線是類似硅的高介電材料。附近加上圓環(huán),就在一些頻率生成周期性震蕩,使這些頻率的光無法通過;類似濾波器。
圓環(huán)上方加鎢絲,熔點高,用來加熱,是材料庫中的Tungsten。兩邊用略粗的銅線接出,用于直流電傳輸。
流程需要三個工作室配合,低頻工作室的Js直流求解仿真出電流和功耗,然后多物理工作室的Ths穩(wěn)態(tài)熱求解仿真出溫度分布,最后微波工作室T時域求解器仿真出S參數(shù)。這里加上參數(shù)掃描任務并包括全部三個仿真,參數(shù)為直流電強度,這樣就可以得到溫控效果。
這里是從7毫安仿真到70毫安。
先看Js設置:
一端電流入,一端電流出。
再看THs設置:
由于只有固體導熱,THs又快又準。
添加Js的熱損耗作為場源。
最后看T設置:
先將核心傳輸線材料改為溫變材料,輸入溫變曲線,溫度越高,介電常數(shù)越大。
然后導入場源,是Ths仿真的溫度場。監(jiān)視器在光頻1550um。
仿真結果:
以下是70mA時的截圖:先看電流密度,鎢絲略高,整體均勻。
再看功耗,鎢絲電導率比銅低,電流密度較大,功耗較高。
再看溫度場,取傳輸線所在平面,可見鎢絲附近的加熱作用。
再看電磁方面的結果,介電常數(shù)的分布,符合溫控材料數(shù)據(jù)。
最后比較不同電流的S21,可見電流為70mA或50mA時,我們的工作頻率1550um無震蕩,通過;而60mA左右可以將震蕩引入,導致光傳輸受影響。
70mA電流,傳輸穩(wěn)定:
60mA電流,傳輸受影響:
小結:
1. 光調(diào)制器有很多種,本案例只是其中一種設計。
2. 本案例的控制狀態(tài)都是假設是穩(wěn)態(tài)的,調(diào)制內(nèi)容是S21幅度。
3. 下期我們會介紹瞬時變化的溫控材料仿真流程,還是熱光調(diào)制案例,調(diào)制內(nèi)容為S21相位。