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电磁波导与磁性材料的耦合计算

王炯杰1, 肖江1
1复旦大学
发布日期 2024

在处理波导驱动的磁性材料时，需要用到本课题组基于COMSOL平台开发的微磁学模块[1-3]与COMSOL自带的射频模块耦合。两个模块的耦合方法为互相交换一个物理量：微磁学模块将解出的磁化强度m导入到电磁波模块本构关系的磁化强度中；而电磁波模块将解出的磁场强度h添加到微磁学模块的有效场中。 依据任务的不同，我们可以选择不同的电磁波模块。对于求解静磁自旋波的问题，AC/DC中的mfnc模块即可符合需求。该模块既可以与微磁学频域模块联合进行频域求解，也可以与微磁学时域模块联合进行时域计算。但是对于存在电磁波导的问题，由于我们有端口的需求，以及体系具有可比拟几何尺度的电磁波长，需要用到射频中的emw模块进行频域计算，以及temw模块进行时域计算。 在时域计算temw与微磁学模块耦合时，如果设置磁失势全空间为零作为初始条件，在设定耦合的情况下直接进行求解，将会遇到严重的收敛问题。我们可以通过以下三个步骤解决该收敛问题：初始条件设置为全空间磁失势为零，但关闭耦合。第一步，磁区域中的磁化强度缓慢增大到Ms。第二步，打开微磁学与电磁波模块的耦合，并用微磁学传递的磁化强度m替换掉我们手动添加的Ms。第三步，打开体系的驱动开始计算。通过这样的步骤我们可以引导程序落入正确的初始条件。

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