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电-热-光调制器是用电生热，然后用不同温度控制材料属性，从而达到控制光频信号的效果。这期我们拿一个带环形震荡器的光频传输线（自带案例库里面有环形振荡器），加上钨丝，然后展示“电-热-光”的仿真流程。

 

 

 

首先了解模型，基底和覆盖层（未显示）都是类似二氧化硅的材料，有热仿真属性。模型无空气。

 

 

 

 

核心传输线是类似硅的高介电材料。附近加上圆环，就在一些频率生成周期性震荡，使这些频率的光无法通过；类似滤波器。

 

 

 

 

圆环上方加钨丝，熔点高，用来加热，是材料库中的tungsten。两边用略粗的铜线接出，用于直流电传输。

 

 

 

 

 

流程需要三个工作室配合，低频工作室的js直流求解仿真出电流和功耗，然后多物理工作室的ths稳态热求解仿真出温度分布，最后微波工作室t时域求解器仿真出s参数。这里加上参数扫描任务并包括全部三个仿真，参数为直流电强度，这样就可以得到温控效果。

 

 

 

这里是从7毫安仿真到70毫安。

 

 

 

 

先看js设置：

一端电流入，一端电流出。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

再看ths设置：

由于只有固体导热，ths又快又准。

 

 

 

 

 

添加js的热损耗作为场源。

 

 

 

最后看t设置：

 

 

先将核心传输线材料改为温变材料，输入温变曲线，温度越高，介电常数越大。

 

 

 

 

 

 

然后导入场源，是ths仿真的温度场。监视器在光频1550um。

 

 

 

仿真结果：

以下是70ma时的截图：

 

先看电流密度，钨丝略高，整体均匀。

 

 

 

 

再看功耗，钨丝电导率比铜低，电流密度较大，功耗较高。

 

 

 

再看温度场，取传输线所在平面，可见钨丝附近的加热作用。

 

 

 

再看电磁方面的结果，介电常数的分布，符合温控材料数据。

 

 

 

 

最后比较不同电流的s21，可见电流为70ma或50ma时，我们的工作频率1550um无震荡，通过；而60ma左右可以将震荡引入，导致光传输受影响。

 

 

 

70ma电流，传输稳定：

 

 

 

 

60ma电流，传输受影响：

 

 

 

小结：

1.    光调制器有很多种，本案例只是其中一种设计。

2.    本案例的控制状态都是假设是稳态的，调制内容是s21幅度。

3.    下期我们会介绍瞬时变化的温控材料仿真流程，还是热光调制案例，调制内容为s21相位。

 

（内容、图片来源：cst仿真专家之路公众号，侵删）

 

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