COMSOL文献复现：手性结构通用模型的透射反射率计算

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在RF模块中进行手性结构的电磁仿真时，频域分析是常用的方法。通过调用材料库中的手性介质本构关系，并结合散射场边界条件来分离入射波与反射波，能够构建出适用于计算透射和反射特性的通用模型框架。这一基础设置为后续极化分量的精确提取提供了保障。 结果处理阶段是整个仿真流程的核心。若需获取左旋圆极化入射下的透射率Tll，可通过电场分量进行矢量合成实现。具体操作中利用表达式Ex + 1i*Ey完成线极化到左旋圆极化的转换。需要注意的是，COMSOL采用的时谐因子为e^{-jωt}，因此左旋对应加号形式（Ex + iEy），而非减号。一旦符号弄错，将导致极化方向反转，最终数据严重失真。

// 圆极化分解
E_inc_L = (ewfd.Ex + 1i*ewfd.Ey)/sqrt(2); 
E_trans_L = (ewfd.Ex_tr + 1i*ewfd.Ey_tr)/sqrt(2);
Tll = abs(E_trans_L)^2 / abs(E_inc_L)^2;

对于交叉极化透射分量Trl的提取，则需要引入正交基底投影法。该方法用于从总透射场中分离出入射左旋波转化为右旋波的比例成分。此处的命名规则需特别注意：下标第一个字母代表入射波的极化状态，第二个字母表示接收（出射）极化类型。例如Trl表示入射为左旋（L）、出射为右旋（R）的情况。若误解此顺序，可能导致结果解释完全颠倒，误差可达数量级级别。

// 交叉极化透射
E_trans_R = (ewfd.Ex_tr - 1i*ewfd.Ey_tr)/sqrt(2); 
Trl = abs(E_trans_R)^2 / abs(E_inc_L)^2;

反射率的计算存在一个易忽略的关键点——端口处正向与反向传播波的区分。可借助场变量ewfd.Ez_rf_1和ewfd.Ez_rf_2分别对应入射与反射端口的数据，再结合圆极化基矢进行点积运算，从而提取特定极化分量。在此过程中，integrate函数应正确选择积分边界，且必须对功率进行归一化处理，即除以入射波的强度值。一种简化方式是在端口设置中启用“计算散射场”选项，直接使用scattered.E等内置变量，可有效减少手动计算误差。

// 反射左旋分量
P_ref_L = abs(dot([ewfd.Ex_ref,ewfd.Ey_ref], [1,1i]/sqrt(2)))^2;
Rll = integrate(P_ref_L, '边界选择反射端口') / 入射功率;

为验证模型准确性，建议执行能量守恒检查。该项验证尤其重要，因为手性材料常涉及各向异性的损耗参数，容易因输入错误而导致异常结果。曾有案例显示，因将gamma_tensor误设为标量而非张量，造成反射率计算值突破100%，甚至达到200%的不合理现象。当模型确认无误后，推荐将其保存为.mph格式的模板文件，便于后续更换几何尺寸或材料参数时快速复用，大幅提升仿真效率。

total_T = Tll + Trl + Tlr + Trr;
total_R = Rll + Rrl + Rlr + Rrr;
if abs(total_T + total_R -1) > 0.05
    error('能量不守恒，检查材料损耗设置');
end

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关键词：comsol SOL COM integrate Scatter