Ansys Lumerical光子学仿真工具介绍

Ansys Lumerical是业界领先的光子学仿真工具，其拥有完整的光子学仿真解决方案，支持全套光子学器件级和系统级仿真。器件和系统级工具无缝协作，让设计人员能够对相互作用的光学、电气和热效应进行建模仿真。产品之灵活的互操作性支持将多物理场仿真和光子电路仿真与第三方EDA工具相结合的各种工作流程，以帮助优化产品性能、最大限度地降低物理原型制作成本并缩短产品上市时间。

Ansys Lumerical FDTD

Ansys Lumerical FDTD是业界公认的微纳光子器件仿真的标准工具。这款高性能二维/三维麦克斯韦方程求解软件，能够精确分析具有微纳尺寸或亚波长结构与紫外、可见、红外、太赫兹和微波的相互作用，能被广泛应用于微纳光电子器件、工艺以及材料的设计、分析和优化。FDTD的集成设计环境支持脚本语言操作、高级后处理和结构优化功能，让用户可以更专注有效地完成设计要求。

Ansys Lumerical Stack

STACK 是分析多层膜的最佳仿真工具，和求解麦克斯韦方程相比能迅速仿真如抗反射膜、OLED、VCSEL等组件的光学特性。能精准描述多层膜的波动光学特性，如干涉以及微腔效应，并支持平面波和偶极子光源。STACK 支持脚本运算，通过API能和Python 或Matlab 互操作。

Ansys Lumerical RCWA

Ansys Lumerical RCWA 求解器可用于分析平面波入射到周期性结构上的光学响应。与 STACK 求解器不同，RCWA求解器可用于几何形状具有周期性变化的结构，例如光子晶体和衍射光栅。由于仿真时间通常比FDTD短得多，RCWA求解器是分析周期性结构的理想工具。

Ansys Lumerical MODE

MODE 是一款基于光波导设计环境的专业仿真和综合分析工具。该软件包含双向传输的 EME 算法和变分VarFDTD 以及FDE有限差分本征模算法，可以方便地设计仿真大型平面波导结构和长距离传输器件，以获得准确的空间场、频散特性和重叠积分分析等。

MODE支持 Lumerical多物理场仿真，和 CHARGE和HEAT的联用让 MODE能够处理集成光学中的光、电和热效应。其设计环境也提供脚本化功能、支持后处理和优化程序，让用户可以更有效地实现复杂 器件的设计要求。

Ansys Lumerical Charge

CHARGE 基于有限元漂移- 扩散方法，能为设计师对有源光子和光电半导体器件中的电荷传输提供正确的工具进行综合全面的仿真。CHARGE 可自洽求解描述静电势 (泊松方程) 和自由载流子密度(漂移- 扩散方程) 的方程组。此外，AnsvsLumerical CHARGE 还提供了自动化和引导网格优化工具，能够在最大限度减少计算工作的同时实现准确性。

Ansys Lumerical Heat

Ansys Lumerical HEAT 基于有限元法，能提供综合全面的热仿真功能。这种有限元热传导和焦耳加热求解器可轻松处理热传导、对流和辐射效应，包括光生热和电生热效应，确保设计的稳定性和可靠性。

Ansys Lumerical DGTD

Ansys Lumerical DGTD ，使用基于不连续 Galerkin 时域方法的有限元麦克斯韦求解器来解决最具挑战性的纳米光子模拟。DGTD在专为多物理场仿真工作流程设计环境中提供卓越的性能，不受几何复杂性的影响。

Ansys Lumerical FEEM

Ansys Lumerical FEEM 使用基于本征模方法的有限元麦克斯韦求解器提供卓越的精度和性能。材料自适应有限元网格和高阶多项式函数的使用使 FEEM 非常适合对复杂几何形状和材料中的波导模式，等效折射率，电场分布等进行高精度分析。

Ansys Lumerical MOW

利用仿真原子厚度半导体层中的量子力学特性，您可以准确得到能带结构、增益、以及多量子阱结构的自发辐射特性。MQW 与Lumerical CHARGE、MODE、INTERCONNECT 整合可用来设计激光器、半导体光放大器、电吸收调制器以及其它增益材料驱动的有源器件。

Ansys Lumerical INTERCONNECT

INTERCONNECT 是 Ansys Lumerical的光子集成电路仿真器，可验证多模、双向和多通道PIC。在通过分层原理图编辑器中创建项目时，用户可以使用丰富的基本元件库以及指定代工厂的 PDK元件进行时域或频域分析。

Ansys Lumerical CML Compiler

使用经验证可靠的Lumerical CML Compiler 能高效、自动化地创建紧凑模型库(CML)。该工具可使用从实验量测或三维仿真得到的同数据源使NTERCONNECT 与 Verilog-A 紧凑模型的创建、维护、以及QA测试全自动化。

Ansys Lumerical拓展应用

Ansys Lumerical 提供丰富的自动化接口来帮助用户实现仿真数据后处理，包含其自带的.lsf 脚本文件以及 python 和matlab的数据接口。

在大规模仿真应用中，我们通常需要大规模集群计算资源来实现仿真加速，Ansys Lumerical支持分布式运算和并行运算.

同时支持的 HPC集群和Ansys loud 集成的计算资源调用也帮助用户在仿真加速上实现更多可能。

在软件与工具集成化方面，Ansys Lumerical目前支持和几何光学分析工具Ansys Speos, Ansys Zemax 的数据交互，和真优化工具Ansys optiSLang 的集成与仿真自动化,和EDA工具 KLayout, Cadence Virtuoso, Siemens EDA的电光联合仿真测试等。

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