Compilation of works related to optics

整个本科期间做的其它的一些仿真，由于时间关系只能简单记录一下了。基本都是未成文的大作业，有些稍微有点水平，大多数是水。

遥想我考光学的时候……惨不忍睹。还记得期末出成绩那天晚上，第二天要跟几个小兄弟儿一起滑雪去。带着墨镜看到光学期末成绩60分的时候，哎呀呀，整个世界都暗了。

不知道为啥，越是不擅长的东西我越想硬夯。被安利了COMSOL之后瞎玩儿了好几把，也确实做了一点微小的工作。简单记录一下吧。

1 - 最初对光学的印象

上完光学课是大二上，2014年12月，那时候根本没写过MATLAB，只是熟知该软件的运行和退出而已。张大爷说“你们可以看看高等光学仿真MATLAB”这本书，对学习光学很有帮助。于是借着人生最低分的悲愤劲儿，我夯了个干涉条纹的演示程序……

很丑吧？但总归是我第一个程序了。

2 - 波导仿真¹

大二下有一门如雷贯耳的、电子相关专业都逃不掉的课程——电磁场与电磁波。很幸运，尽管我们是正经八百的物理专业，但只需要选学工科的课程就行，而不必选电动力学这个大老虎。考试自然也是轻松写意……哎呀呀，要是我们能多选点工科课程那还不全班均绩4.0……

总而言之，这门课是徐坤老师讲的，虽然课上讲得内容不多，但确实给我们了一些思路。考试时候大概也就是把静电磁搞清，再略懂时变电磁场就行。根本没有高中那些恐怖的竞赛题。中规中矩学会何种情况下用哪个麦氏方程，边界条件怎么处理就能解决大部分问题。另外呢，就是完成的第一个与光学沾点边的仿真了。作为大作业，我想稍微挑战一下自己编程的水平。也是因为与圆波导相关的贝塞尔函数确实没法手算，因而我就做了这么个简单的仿真。¹

现在回看起来，当初做的工作没什么想象力，但确实废了不少苦工。现在问我亥姆霍茨方程是啥我真没法一下子答上来。但当时真是门儿清啊。

3 - 超材料仿真²

经历了一段学习，这时的我基本对MATLAB的基本语法与编程比较了解了，同时因为舍友正在跟老师做SPPs的仿真，用到了COMSOL这等神器，我自己一查，哎呀呀，真是好东西！于是我果断扔掉手头的项目，花了大概两三天夜以继日地学习例程，终于在DDL之前用COMSOL做出来第一个与射频光学有关的仿真。²

当时为什么要仿真这个呢？实际上是因为去半导体所时，一位姓李的研究员提出了“古斯汉欣位移能不能为负”的问题。本来这个词在课程里面也是简单一听，而且不同材料的产生这种位移、人们对它的解释还没统一，我也是云里雾里。这么一问，我倒感兴趣，想看看能不能做点仿真了解一下这个东西。

通过这个仿真，我一下接触到了FEM、FVM的思想，以及各种近似解决边界条件不连续的思想（耗散边界、周期边界、完美匹配层等等）。尽管这种剖分网格有限元计算的方法在力学和机械中应用比较多，但近年随着对材料科学研究的逐渐细化，这种简单易得的仿真方法逐步运用到光电子学上面了。后来我也了解了一下有限元行业，基本还是外国牢牢把控着剖分算法，求解器等等。我国还是任重而道远啊！这种高端科技掌握在人家手上总有点被人拿捏的感觉……

另外，我还自己找虐尝试改一个FDTD的MATLAB例程，这个难度比波导的程序大多了……根本就是盲人摸象，看不懂FDTD的网格怎么划分的。mesh一改牵一发动全身。

4 - 耦合仿真³

自从大三下，课程少了以后自己就玩儿开了花。中科院那边黄老师鸽了，至今还有点遗憾，要不没准我已经有OE或者JPDAP的文章了。不过确实也对微腔相关的东西做了一点调研，觉得蛮有意思，以后不失为一条出路。

这学期的大作业基本就是和光纤、光器件、光调制之类的离不开干系了。主要感兴趣的就是如何产生光（电光转换相关器件）、如何传输光（光纤、新型光纤、自由空间）、如何让光电相互作用（二阶三阶效应、调制、滤波）等等。仿真一个是WGM，另外一个是最基础的环形谐振腔。其实还仿真了太阳能电池但根本不知道自己在做什么删匿逃

另外，回看的时候发现居然我在大作业里还有过自引的可爱 精彩表现

总结

本科期间可能对光电的研究暂时告一段落了，除非我能按时完成耦合老师的蜡烛三部曲、胖老师的蓝牙小汽车、背完TCF单词拿到奖学金……否则我应该不会再碰微腔和微纳结构了。不过我还是希望在未来的某天，我能一眼就看见人群中闪耀着光芒的微腔激光器~

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