COMSOL-RF模块电磁波透射率计算问题的详细探讨模块电磁波透射率计算问题的详细探讨
透/反射率的计算在电磁波研究中非常常见，计算结果的准确性与材料参数定义，边界条件的选择，网格剖分有
十分紧密的关系。以下是个人关于电磁波透/反射率计算问题的经验整理，如有错漏欢迎指正和补充。需要计算
透/反射率的器件通常可分为几种类型：1. 波导器件如各类波导分路器，光纤Bragg光栅，其入射端及出射端都
满足波导模式。当入射及出射端波导满足端口（Port）内置结构（同轴/矩形），可直接选择内置的波导类型，
如RF库中的H弯波导（h_bend_waveguide）及环形器（lossy_circulator）。当波导结构与内置类型不同时，需
要首先通过模场分析计算出波导模式，通过Port边界的Numeri
透/反射率的计算在电磁波研究中非常常见，计算结果的准确性与材料参数定义，边界条件的选择，网格剖分有十分紧密
的关系。以下是个人关于电磁波透/反射率计算问题的经验整理，如有错漏欢迎指正和补充。
需要计算透/反射率的器件通常可分为几种类型：
1. 波导器件波导器件
如各类波导分路器，光纤Bragg光栅，其入射端及出射端都满足波导模式。当入射及出射端波导满足端口（Port）内置结
构（同轴/矩形），可直接选择内置的波导类型，如RF库中的H弯波导（h_bend_waveguide）及环形器（lossy_circulator）。
当波导结构与内置类型不同时，需要首先通过模场分析计算出波导模式，通过Port边界的Numeric类型耦合到频域分析中，作
为入射条件。如V3.5a及V4中的波导适配器（Wave_adapter），以及在V4.2a中更新的dielectric_slab_waveguide，
需要说明的是，波导常常支持多个模式，为了保证作为频域分析边界条件的模场分布是正确的，可以先进行边界模式分
析，设定查找多个模式，根据模场分布从结果中找到作为入射条件的模式对应的模指数，然后在进行整个模型分析时，把此模
指数作为参考值（Search for modes around：），查找模式数（Desired number of modes：）设定为
1。以此保证入射条件正确。
对于以上两种情况，Port边界内置的S参数可计算出透/反射率，其中S11对应端口1的振幅反射率，S21对应从端口1至端
口2的振幅透射率，以此类推。
2. 周期性散射体周期性散射体
如金属纳米天线阵列，光栅，光子晶体，在一或两个维度上具有周期性。在RF模块中，完美电/磁导体（PEC/PMC）是
完全反射边界，散射边界（SBC）、端口（Port）边界仅对某些角度或分布的光波透明，其他角度的光波均会有一定程度的反
射，而PML如果设置恰当可以保证各角度入射波均被吸收。可以想像，如果散射场在边界上有反射，终计算出的透射场及反
射场会受到影响。边界的选择十分重要。此类结构，可用周期性边界条件，或是根据电/磁场的对称性用PMC/PEC边界进行简
化，仅对重复单元进行模拟。目前的解决方案主要有两种：
a）。 入射及出射端采用完美吸收层PML
当入射和出射端均设置为PML时，怎样定义光源？
在V3.5a版本中，可以通过Port边界内部一致对作为入射条件，在入射端和出射端进行能流积分来计算透射率及反射率。
典型是GraTIng，模型及说明见附件2。
在V4版本中，内部一致对方法不可行，光源可通过背景场定义。透射功率可通过出射端总场能流积分算出，而反射功率
可通过入射端散射场能流积分算出。
如果所研究的结构在入射端和出射端是同一种介质，背景场可直接定义为平面波。但是当入射与出射端处于两种介质中
时，比如一个石英板与空气界面上排列着金属颗粒，电磁波从空气入射到界面上，采用一个单独的平面波作为背景场时，会在
出射端的PML边界上出现不合理的反射这时需要根据Fresnel公式定义出符合界面反射的场分布，或是添加计算背景场的步
骤。
针对非均一介质的情形，采用首先计算背景场并结合PML的方法，复现了V4中的Plasmonic Wire GraTIng，当网格尺寸
为波长的1/20时，与原模型Port边界计算结果误差《1%，见附件3。附件4是总部给出的参考模型。
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