Ansys Lumerical FDTD的案例
案例分享 | Lumotive使用Ansys Lumerical FDTD完成LCM仿真
這種靈活性對Lumotive很有吸引力，因為他們只有在研發(fā)周期的特定時間段內需要使用大量計算資源，再加上Lumerical FDTD本身具有較高的靈活性，通過設置，允許用戶同時調用多臺服務器運行大規(guī)模的并行仿真，可極大加快仿真速度，同樣的成本也允許用戶在一臺服務器上通過運行更長時間來實現(xiàn)。
高性能Ansys Lumerical FDTD可與EC2實現(xiàn)無縫協(xié)作，幾分鐘即可啟動運算。啟動一個典型的FDTD仿真例子僅需簡單的幾個步驟，比如先創(chuàng)建虛擬私有云，再完成安全設置與許可證授權，最后定義一個啟動模板；另一個性價比高的解決方案是可以在沒有圖形界面的Amazon Linux上運行Ansys Lumerical FDTD engine，只需要把預備仿真文件存儲在S3中，可省去在云端來回的傳輸成本。因此，除了完整的Lumerical FDTD外，Lumerical提供的一種更靈活的“云計算授權包”（Cloud pack licenses）選項以方便云計算用戶，幫助用戶實現(xiàn)在關鍵設計周期降低成本且實現(xiàn)大規(guī)模計算的目標。
通過借助Lumerical HPC解決方案，Lumotive快速通過AWS平臺實現(xiàn)了仿真設計目標。Lumerical FDTD允許用戶將一項大型仿真任務采用分布式的方式，同時調用多個計算機核進行仿真，可達到極高的并行運算水平。這種快速擴展使Lumotive能夠將其設計時間縮短2-3個數(shù)量級，又完全不會降低其準確性，經(jīng)過對比，此前在其工作站上運行仿真要耗費數(shù)小時，后來僅需幾分鐘就能完成。
此外，除了工作流程的改進和仿真性能的優(yōu)化外，Lumerical Python API對于Lumotive后續(xù)多項獨立工藝參數(shù)及約束的設計優(yōu)化目標也起到關鍵作用。
展開 Ansys Lumerical 2025 R1的新功能
></p><ul><li>CPO信號完整性分析工作流程</li><li>Lumerical-Zemax具有多波長能力Metalens的工作流程</li><li>具有XY空間變化的Zemax OpticStudio LSWM插件</li></ul><p><strong>Ansys Lumerical FDTD的現(xiàn)代用戶界面</strong></p><p><strong>Ansys Lumerical FDTD的現(xiàn)代用戶界面</strong></p><ul><li>新的選項卡式工具條菜單：文件、視圖和設計選項卡包含常用工具，FDTD、RCWA和STACK求解器選項卡布局直觀。
展開 客戶案例 | Ansys助力Lumotive將設計周期縮短兩到三個數(shù)量級
Lumerical在AWS EC2上的HPC解決方案
Lumotive考慮過多種HPC解決方案來加速大規(guī)模仿真，但最終他們決定采用由Ansys Lumerical FDTD提供支持的亞馬遜云科技（AWS）上的云解決方案。推動其做出該決定的因素包括：Lumerical FDTD的準確性和運行時性能，以及其對HPC的適應性和亞馬遜云解決方案的成本效益靈活性。
在Lumerical的支持下，Lumotive開發(fā)了一套定制工作流程，從而實現(xiàn)了其極具挑戰(zhàn)性的設計目標。Lumotive的Python API是該定制流程的重要組成部分，可實現(xiàn)運行時可擴展性和互操作性，從而使Lumotive能夠利用優(yōu)化和后處理所需的開源工具。Lumotive的Prasad Iyer表示：“我們使用Ansys Lumerical FDTD、AWS和Python API設計了這種超表面，同時使其與CMOS制造公差兼容?！?AWS通過易于使用的Web界面，提供安全、可調整大小的計算能力。其提供了一種按需購買計算時間的便捷方式，用戶能夠訪問多個大型服務器，并且只需按實際使用的時間付費。這種靈活性對Lumotive而言很有吸引力，因為他們在開發(fā)周期的短時間內就需要大量計算資源。此外，由于Lumerical FDTD具有較高的靈活性，因此用戶可以同時使用多個服務器運行大型仿真，從而大幅加快工作速度。于是，其成本與在一臺服務器上運行較長時間的成本相當。
高性能Ansys Lumerical FDTD可與EC2無縫協(xié)作，并可在幾分鐘內啟動。啟動典型的FDTD仿真只需幾個步驟，包括創(chuàng)建虛擬私有云、激活安全性和許可證管理，以及定義啟動模板。
展開 一文了解CMOS圖像傳感器攝像頭的進階設計方法
現(xiàn)在，有一種設計CMOS圖像傳感器攝像頭的進階方法——通過Ansys Lumerical與Ansys SPEOS之間的互操作，工程師能夠設計包含宏觀透鏡和微觀傳感器的攝像頭系統(tǒng)，且優(yōu)化CMOS傳感器的效率。該工作流程能幫助工程師考慮真實照明條件，同時優(yōu)化CMOS圖像傳感器。
Ansys SPEOS可預測系統(tǒng)的照明和光學性能。SPEOS使工程師能在宏觀尺度上研究光與機械幾何結構的相互作用，節(jié)省原型設計的時間與成本。
Ansys Lumerical提供納米光子仿真工具，讓用戶能在波長尺度上對光與幾何結構的相互作用進行建模，包括光學、電子和熱效應。
SPEOS和Lumerical可以共享各種應用的仿真信息，例如平視顯示器（HUD）、具有表面等離子體的系統(tǒng)、衍射光柵、發(fā)光結構、表面和體積散射、衍射光學元件等。CMOS傳感器攝像頭的新工作流程是這個不斷增加的應用列表中的新成員，結合SPEOS和Lumerical工具，Ansys為完整的光學系統(tǒng)提供了仿真解決方案。
在Ansys Lumerical FDTD（左）和Lumerical CHARGE（右）中建模的CMOS圖像傳感器
CMOS圖像傳感器攝像頭：
Ansys Lumerical FDTD可用于為CMOS圖像傳感器等納米光子器件的光學屬性建模。可得到的關鍵屬性包括：吸收光子的光學效率，以及襯底中的電子-空穴對生成速率。與Ansys Lumerical CHARGE耦合后，設計師能夠探索其他導入屬性，例如量子效率和串擾，這兩者都需要仿真電氣行為。Ansys Lumerical的FDTD和CHARGE可用于解決眾多設計難題，例如：背照式傳感器、光學和電子串擾的影響、微透鏡偏移或斜入射角幾何結構的優(yōu)化，以及將彩色濾光片整合到復雜傳感器幾何結構時的效果。
展開 
預告 | Ansys渠道合作伙伴1月活動安排
通過 AEDT 平臺可直接集成 Ansys Icepak與 Mechanical/HFSS/Q3D/Maxwell 等電磁結構工具，分析電磁場、流場、熱及結構間的相互作用問題。不同以往以 Icepak 估算熱功耗并給予數(shù)值，AEDT 可利用 HFSS/Q3D/Maxwell 或 Siwave 等軟件進行功率計算后賦予 Icepak 中做為更為真實的熱功耗，并方便地進行單向及雙向多物理場耦合。</p><p><strong>時間：</strong>1月13日 ，10:00-11:00</p><p><strong>合作伙伴：</strong>上海莎益博</p><p><strong>地點：</strong>線上</p><p><strong>費用：</strong>免費</p><p><a href="https://s.31huiyi.com/rl9jlZah" rel="noopener noreferrer" target="_blank"><strong><em>立即報名</em></strong></a></p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%"><hr></div><h3><strong>1月13日 | Ansys Lumerical FDTD光學仿真基礎培訓</strong></h3><p><br></p><p><strong>簡介：</strong>Ansys Lumerical FDTD是一款業(yè)界公認的光子學仿真軟件，可用于設計、分析和優(yōu)化微納光子器件?；诟咝阅艿厍蠼舛S/三維麥克斯韋方程，它能夠精準地分析微納尺寸器件或亞波長結構與電磁波的互相作用。本次培訓將涵蓋Ansys Lumerical FDTD軟件的基礎知識，包括軟件界面、建模、仿真流程、結果處理等核心功能。
展開 領先的光子學仿真工具Ansys Lumerical功能詳解：微納光子器件仿真的標準工具
Ansys Lumerical FDTD的主要應用
CMOS圖像傳感器
OLED和液晶顯示
表面計量
表面等離激元
石墨烯器件
太陽能電池
集成光子器件
超材料、超表面
衍射光學和光子晶體
Ansys光學軟件產(chǎn)品推薦
ZEMAX
Ansys Zemax是一套綜合性的光學設計軟件，它提供先進的、且符合工業(yè)標準的分析、優(yōu)化、公差分析功能，能夠快速準確的完成光學成像及照明設計。
SPEOS
Speos是Ansys公司開發(fā)的專業(yè)用于光學設計、環(huán)境與視覺模擬系統(tǒng)、成像應用的光學仿真軟件,已經(jīng)廣泛用于航空,航天,軍工，汽車，軌道交通、通用照明等領域，也可依據(jù)人眼視覺特征和材料真實光學屬性進行的場景仿真。Ansys Speos光學仿真軟件基于可視化產(chǎn)品三維模型，直接采用數(shù)字樣機，使用虛擬環(huán)境仿真平臺，進行視覺功效虛擬分析和人因環(huán)境評估，在產(chǎn)品設計階段對的方案可行性進行驗證，在設計前期發(fā)現(xiàn)、反饋和處理問題，使光學設計以高效率、超同步、易優(yōu)化的工作實現(xiàn)可靠的產(chǎn)品解決方案。
Lumerical
Lumerical是Ansys公司開發(fā)的用于微納光子器件、芯片及系統(tǒng)的設計仿真軟件，融合了FDTD、EME等求解器，對微納結構及其器件進行設計仿真分析。
咨詢與訂購方式
聯(lián)系人：光研科技南京有限公司徐保平
手機號：15051861513
微信號：13627124798
展開 新思科技與臺積電合作實現(xiàn)2D和3D設計解決方案
雙方協(xié)作實現(xiàn)面向臺積電先進節(jié)點技術的工作流程，加速AI、高速數(shù)據(jù)通信和先進計算的發(fā)展
主要亮點
AI輔助的優(yōu)化工作流程有助于縮短臺積電緊湊型通用光子引擎（Compact Universal Photonic Engines，簡稱COUPE）平臺上的設計周期，并使用Ansys optiSLang?、Ansys Zemax OpticStudio?和Ansys Lumerical FDTD?仿真軟件提高設計質量
Ansys HFSS-IC Pro?平臺已通過臺積電認證，可利用臺積電N5和N3P工藝技術進行片上系統(tǒng)電磁提取
Ansys RedHawk-SC?和Ansys Totem?電源完整性平臺已通過臺積電N3C、N3P、N2P和A16?工藝技術最新版認證
新思科技近日宣布，其旗下的Ansys仿真和分析解決方案產(chǎn)品組合已通過臺積電認證，支持對面向臺積電最先進制造工藝（包括臺積電N3C、N3P、N2P和A16?）的芯片設計進行準確的最終驗證檢查。兩家公司還就面向TSMC-COUPE?平臺的AI輔助設計流程開展了合作。新思科技與臺積電共同賦能客戶有效開展芯片設計，涵蓋AI加速、高速通信和先進計算等一系列應用。
多物理場和AI驅動的光子學設計支持
新思科技將繼續(xù)與臺積電合作，利用分層分析方法來擴展面向較大型設計的多物理場分析流程。上述多物理場流程包括Ansys RedHawk-SC、Ansys Redhawk-SC Electrothermal平臺和Synopsys 3DIC Compiler?3DIC設計探索與簽核一體化平臺，可用于實現(xiàn)分層熱感知時序分析和電壓感知時序分析。這樣的多物理場方法，可幫助客戶加速大型3DIC設計的收斂。
展開 行業(yè)動態(tài) | Ansys Lumerical 光子設計工具獲 GlobalFoundries 認證
Ansys光子求解器已通過認證，可與GF FotonixTM平臺結合使用，以助力用戶設計無源和有源光子器件、降低成本并提高光子芯片性能
主要亮點
GlobalFoundries認證了四款Ansys光子求解器，其中包括Ansys Lumerical FDTD?高級3D微納光子學仿真軟件和Ansys Lumerical MODE?光波導設計工具
其他獲得認證的求解器還包括Ansys Lumerical CHARGE?基于物理場的載流子傳輸求解器和Ansys Lumerical HEAT?基于物理場的熱傳輸求解器
這些認證有助于客戶為新一代光子集成電路（PIC）設計高性能光子組件，從而實現(xiàn)更快、更高效的數(shù)據(jù)通信技術，此類通信技術非常適合超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應用
Ansys與GlobalFoundries合作，目前四款Ansys光子求解器已通過認證，使工程師能夠在GF Fotonix平臺中以高保真度進行無源和有源光子器件仿真。Ansys與GlobalFoundries攜手，共同為客戶提供可靠的多物理場仿真解決方案，以解決一系列高容量芯片（包括生成式AI、自動駕駛汽車、超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心通信和物聯(lián)網(wǎng)領域使用的芯片）的設計挑戰(zhàn)。
GF Fotonix是一款功能豐富且高度靈活的硅光子學平臺，也是業(yè)界率先可用于光子和電子器件單片集成的商用代工廠平臺，并提供光子學專用流程選項。光子器件包括有源器件（如馬赫-曾德爾和微環(huán)調制器以及鍺光電二極管）和無源組件（如分光器、多模干涉儀、移相器/相位旋轉器、錐形波導、彎曲波導和波分復用濾波器）。該平臺使設計人員能夠為其高速光通信系統(tǒng)應用開發(fā)定制解決方案，以滿足其高帶寬、低時延數(shù)據(jù)傳輸和低功耗要求。
展開 客戶案例 | Ansys與臺積電和微軟合作加速光子仿真
兩家公司共同通過Microsoft Azure NC A100v4系列虛擬機，將Ansys Lumerical FDTD光子仿真的速度提升了10倍以上，該虛擬機由基于Azure AI基礎架構運行的NVIDIA加速計算提供支持。PIC是各個行業(yè)應用不可或缺的重要組成部分，其應用涵蓋數(shù)據(jù)通信、生物醫(yī)學工具、汽車激光雷達系統(tǒng)、人工智能等領域。</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">硅PIC是一種能夠使數(shù)據(jù)傳輸?shù)酶h更快的光通信類型，對于超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和物聯(lián)網(wǎng)應用至關重要。光子電路和電子電路的集成是一項艱巨的任務，需要精確的多物理場設計和制造技術。一個微小的失誤，就可能導致芯片內部產(chǎn)生連續(xù)性挑戰(zhàn)，從而可能致使成本增加和項目延期達數(shù)月。</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">為了應對挑戰(zhàn)并充分發(fā)揮硅PIC的超帶寬功能，Ansys與臺積電展開合作，使用搭載了NVIDIA GPU的高效Azure虛擬機來加速Lumerical FDTD仿真。Azure NC A100v4虛擬機可在執(zhí)行仿真時，確定成本與性能相互平衡的最佳資源。此次合作的總體成果是，實現(xiàn)了無縫部署、通過圖形界面訪問和擴展分布式仿真，以及在云環(huán)境中對大型數(shù)據(jù)集進行后處理。為了實現(xiàn)一致的端到端數(shù)字工程工作流程，Azure Virtual Desktop通過提供與本地桌面應用程序相同的用戶體驗，達成了向云端的無縫過渡。
展開 【Lumerical系列】無源器件專題——復用器件（1）
本期文章主要介紹了復用器件的應用背景，并對復用器件進行了分類，闡述了不同類別器件的工作原理，最后給出了衡量復用器件優(yōu)劣的主要性能指標，后面我們將會使用Ansys Lumerical FDTD或者MODE模塊進行仿真設計，歡迎大家持續(xù)關注摩爾芯創(chuàng)的更新。 lumerical軟件培訓，試用申請，歡迎聯(lián)系摩爾芯創(chuàng)。
參考文獻：
[1]劉大建, 趙偉科, 張龍, 等. 高性能無源硅光波導器件: 發(fā)展與挑戰(zhàn)[J]. 光學學報, 2022, 42(17): 1713001.[2] LI Y, LI C, LI C, et al. Compact two-mode (de) multiplexer based on symmetric Y-junction and multimode interference waveguides[J]. Optics express, 2014, 22(5): 5781-5786.
[3]DAI D, LI C, WANG S, et al. 10-Channel Mode (de) multiplexer with dual polarizations[J]. Laser & Photonics Reviews, 2018, 12(1): 1700109.1-9.
展開 Ansys Lumerical | 米氏散射 FDTD
下圖顯示了更高精度 FDTD 仿真的橫截面。FDTD 與理論結果之間的一致性顯然要好得多。此外，較小的網(wǎng)格會產(chǎn)生更高分辨率的場輪廓，從而更好地解析金屬界面附近的場。
Ansys Lumerical | FDTD 應用：設計光柵耦合器
高效光柵耦合器：在大帶寬下效率高于90%的耦合器采用 FDTD 設計，使用更復雜的光柵和混合2/3D優(yōu)化策略。
參考文獻
1、基本光柵耦合器設計 ：D. Taillaert，F(xiàn). Van Laere，M. Ayre，W. Bogaerts，D. Van Thourhout，P. Bienstman和R. Baets，“用于光纖和納米光子波導之間耦合的光柵耦合器”，日本應用物理學雜志，第45卷，第8a期，第6071-6077頁，2006年。
2、高級優(yōu)化 ：R. Marchetti，C. Lacava，A. Khokhar，X. Chen，I. Cristiani，D. J. Richardson，G. T. Reed，P. Petropoulos和P. Minzioni，“高效光柵耦合器：新設計策略的演示”，科學報告，文章編號：16670，2017。T. Watanabe，M. Ayata，U. Koch，Y. Fedoryshyn和J. Leuthold，“基于閃耀反反射結構的垂直光柵耦合器”，《光波技術雜志》，第35卷，第21期，第4663-4669頁，2017年。
展開 Ansys Lumerical | 米氏散射 FDTD
下圖顯示了更高精度 FDTD 仿真的橫截面。FDTD 與理論結果之間的一致性顯然要好得多。此外，較小的網(wǎng)格會產(chǎn)生更高分辨率的場輪廓，從而更好地解析金屬界面附近的場。
Lumerical FDTD 仿真入門線上培訓
本課程是為光學工程師與光學科研人員所設計，涵蓋以下內容：
· 核心光學原理介紹
· 熟悉 Lumerical FDTD 用戶界面
· 學會 FDTD 仿真流程
· 了解掃描、優(yōu)化等 Lumerical 特色功能
· 學會基礎的腳本編寫與使用
· 了解 Lumerical FDTD 各種細節(jié)設置與相應的物理含義
課前須知
a.需提前安裝好 Lumerical軟件;
b.提前了解一些基礎的波動光學和物理光學知識(光的偏振、衍射、麥克斯韋方程組等);
c.需要有一定的代碼基礎(最好是matlab)。
培訓大綱
培訓信息
主辦單位：武漢宇熠科技有限公司
主題：Ansys Lumerical FDTD 仿真入門
形式：線上培訓
時間：2023年8月23日-24日(9:00-17:00)
費用：1980元/人
· 三人及以上組團報名可享受八折優(yōu)惠；
· 費用含培訓、教材、發(fā)票和證書，其他費用自理；
· 發(fā)票統(tǒng)一開“培訓服務費”。
報名方式：掃碼報名
展開 Ansys Lumerical光子學仿真工具介紹
Ansys Lumerical是業(yè)界領先的光子學仿真工具，其擁有完整的光子學仿真解決方案，支持全套光子學器件級和系統(tǒng)級仿真。器件和系統(tǒng)級工具無縫協(xié)作，讓設計人員能夠對相互作用的光學、電氣和熱效應進行建模仿真。產(chǎn)品之靈活的互操作性支持將多物理場仿真和光子電路仿真與第三方EDA工具相結合的各種工作流程，以幫助優(yōu)化產(chǎn)品性能、最大限度地降低物理原型制作成本并縮短產(chǎn)品上市時間。
Ansys Lumerical FDTD
Ansys Lumerical FDTD是業(yè)界公認的微納光子器件仿真的標準工具。這款高性能二維/三維麥克斯韋方程求解軟件，能夠精確分析具有微納尺寸或亞波長結構與紫外、可見、紅外、太赫茲和微波的相互作用，能被廣泛應用于微納光電子器件、工藝以及材料的設計、分析和優(yōu)化。FDTD的集成設計環(huán)境支持腳本語言操作、高級后處理和結構優(yōu)化功能，讓用戶可以更專注有效地完成設計要求。
Ansys Lumerical Stack
STACK 是分析多層膜的最佳仿真工具，和求解麥克斯韋方程相比能迅速仿真如抗反射膜、OLED、VCSEL等組件的光學特性。能精準描述多層膜的波動光學特性，如干涉以及微腔效應，并支持平面波和偶極子光源。STACK 支持腳本運算，通過API能和Python 或Matlab 互操作。
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