[发明专利]基于法拉第磁光效应仿真的磁光调制器设计方法

权利要求书

1.一种基于法拉第磁光效应仿真的磁光调制器设计方法，其特征在于，设计的磁光调制器包括线偏振光组件、内部中央含有磁光玻璃的螺线管以及电源组件；所述设计方法包括以下步骤：

构建螺线管的三维螺线管模型，配置三维螺线管模型的几何和材料参数，配置对三维螺线管模型作用的直流电流激励源及电源参数后，进行仿真计算得到螺线管的磁场分布；

根据基于法拉第效应宏观理论的推导式，计算磁场作用下磁光材料的介电张量非对角元项；

构建三维磁光玻璃模型，根据磁光材料的介电张量非对角元项配置三维磁光玻璃模型的电磁参数，同时配置线偏振光激励源和光源参数后，进行仿真计算得到磁光玻璃模型的电场分布；

根据三维磁光玻璃模型的电场分量得到法拉第旋转角，通过不断调整三维螺线管模型的几何和材料等参数，不断调整电源参数，以及不断调整三维磁光玻璃模型的光源参数和电磁参数，仿真得到适配应用需求的磁光调制器参数；

依据磁光调制器参数设计磁光调制器。

2.如权利要求1所述的基于法拉第磁光效应仿真的磁光调制器设计方法，其特征在于，所述三维螺线管模型的材料配置为铜，所述三维螺线管模型的电磁参数包括三维螺线管的电导率、相对介电常数和相对磁导率，空气域的电导率、相对介电常数和相对磁导率。

3.如权利要求1所述的基于法拉第磁光效应仿真的磁光调制器设计方法，其特征在于，所述三维螺线管模型构建于磁场物理场和稳态研究场景下，即在磁场物理场下进行仿真计算得到螺线管的磁场分布。

4.如权利要求1所述的基于法拉第磁光效应仿真的磁光调制器设计方法，其特征在于，构建螺线管的三维螺线管模型时，若螺线管为一层且由多匝密绕螺旋线构成时，采用螺旋线构建三维螺线管模型，同时在磁场物理场中添加线圈选项，导线模型选择单导线，设置激励电流，然后添加输入和输出，并将螺旋线的一端设置输入边界条件，另一端设置输出边界条件；若螺旋管为多层且由多匝密绕螺旋线构成时，先以圆柱筒代替三维螺线管，然后通过对圆柱筒添加线圈选项，设置线圈导线的类型、直径、匝数、层数以及激励电流，在线圈几何的边选择中设置线圈路径。

5.如权利要求1所述的基于法拉第磁光效应仿真的磁光调制器设计方法，其特征在于，在搭建三维磁光玻璃模型和配置电磁参数时，将磁光玻璃的尺寸缩小N倍，配置磁场作用下的电磁参数时，及介电张量非对角元大小时，对应的磁感应强度应扩大N倍。

6.如权利要求1所述的基于法拉第磁光效应仿真的磁光调制器设计方法，其特征在于，所述三维磁光玻璃模型构建于电磁波波束包络物理场和频域研究场景下，进行仿真计算得到磁光玻璃模型的电场分布。

7.如权利要求1所述的基于法拉第磁光效应仿真的磁光调制器设计方法，其特征在于，所述三维磁光玻璃模型的电磁参数包括：磁光玻璃的电导率、相对介电常数实部、相对介电常数虚部和相对磁导率，其中，相对介电常数虚部根据磁光材料的介电张量非对角元项配置。

8.如权利要求1所述的基于法拉第磁光效应仿真的磁光调制器设计方法，其特征在于，所述依据磁光调制器参数设计磁光调制器，包括：

依据电源参数设计电源组件的电源值，以输出满足应用需求的直流电压电流；

根据光源参数设计线偏振光组件的线偏振光的波长范围，以输出满足应用需求的线偏振光；

根据磁光材料和螺线管参数设计螺线管组件的磁场范围和磁光材料的电磁属性，以产生满足应用需求的法拉第旋转角。

9.如权利要求1-8任一项所述的基于法拉第磁光效应仿真的磁光调制器设计方法，其特征在于，采用COMSOL软件进行仿真模拟。