在本教程項目中，我們研究了加熱對實際二極管激光器模式輪廓的影響，即熱透鏡。溫度的變化會引起材料折射率的變化。這當(dāng)然會影響波導(dǎo)模式的形狀和傳播常數(shù)。通常加熱會增加折射率，從而導(dǎo)致模式的橫向壓縮.
下圖是我們分析的超大型光波導(dǎo)激光器的截面：
二極管激光器由一個pn-結(jié)組成。用于激光模式的橫向波導(dǎo)是由蝕刻在結(jié)構(gòu)中的兩個溝槽形成的。橫截面是由布局文件中的一些平行四邊形設(shè)置的.
熱傳導(dǎo)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(shè)備內(nèi)的溫度分布。 相應(yīng)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(dāng)然比光學(xué)分布圖大得多。 此外，還必須考慮設(shè)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:
熱問題和傳播模式問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，我們有一個額外的平行四邊形，用來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(shè)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邊界條件，并模擬了到無限環(huán)境熱輻射。在源文件中定義了邊界的相應(yīng)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(yīng)網(wǎng)格細(xì)化也是可用的，自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化可以清晰地細(xì)化溫度場解顯示出最顯著特征的網(wǎng)格.
熱效應(yīng)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折射率的變化來模擬的。JCMsuite提供了對材料文件中定義的介電常數(shù)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)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參考項目。與溫度依賴模式項目的唯一區(qū)別是源文件定義:
在整個計算域上設(shè)定一個恒溫溫度= 293。為了比較模式的寬度，我們在一個后處理中輸出了計算的本征模在活動區(qū)的切片上。
為了在Matlab®或Octave中可視化，我們提供了一個小腳本plot_slice.m可以用來繪制模態(tài)的輸出截面:
將參考模(紅色)和溫度依賴模(藍(lán)色)繪制成同一圖，可以清楚地觀察到熱透鏡效應(yīng)：
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