En el campo de la óptica ondulatoria es difícil simular grandes sistemas ópticos de forma que se resuelvan rigurosamente las ecuaciones de Maxwell. Esto es debido a que las ondas que aparecen en el sistema necesitan ser resueltas mediante una malla suficientemente fina. El método de envolventes de haz ("beam envelopes") del software COMSOL Multiphysics® es una opción para este propósito.

En las simulaciones electromagnéticas, la longitud de onda siempre necesita ser resuelta por la malla para encontrar una solución precisa de las ecuaciones de Maxwell. Este requisito dificulta la simulación de modelos que son grandes en comparación con la longitud de onda. Existen varios métodos para los problemas de óptica de ondas estacionarias que pueden manejar modelos grandes. Estos métodos incluyen las llamadas fórmulas de difracción, como la fórmula de difracción de Fraunhofer, Fresnel-Kirchhoff y Rayleigh-Sommerfeld y el método de propagación de haz (BPM), como el BPM paraxial y el método de espectro angular (J. Goodman, Fourier Optics, Roberts and Company Publishers, 2005).

La mayoría de estos métodos utilizan ciertas aproximaciones a la ecuación de Helmholtz. Estos métodos pueden manejar modelos grandes porque se basan en el método de propagación que resuelve el campo en un plano a partir de un campo conocido en otro plano. De estar manera no se tiene que mallar todo el dominio, sino que solo es necesaria una malla 2D para el plano deseado.

En comparación con estos métodos, la interfaz de Ondas Electromagnéticas, Envolventes de haz de COMSOL Multiphysics resuelve la solución exacta de la ecuación de Helmholtz en un dominio. Puede manejar grandes modelos; es decir, el requisito de malla se puede relajar significativamente si se cumple una cierta restricción.

En esta entrada del blog de COSMOL, Youske Mizuyama nos explica cómo utilizar la interfaz Electromagnetic Waves, Beam Envelopes y controlar sus restricciones.