光電系統仿真的案例
Ansys 仿真技術賦能AI與數據中心高速光電互連（附免費參會名額）
</p><p><br></p><p><strong>15:50-16:30 光電收發一體模塊封裝的設計和實現</strong></p><p><strong>演講嘉賓：</strong>汪云亮 | 華工中央研究院高級工程師</p><p><strong>內容簡介：</strong>在400G/800G高速光模塊需求激增與CPO（共封裝光學）技術變革的雙重驅動下，光電收發模塊的封裝設計正成為影響系統性能、成本及可靠性的核心戰場。將分享通過優化封裝設計，并通過光電鏈路系統仿真，優化光電系統以滿足系統指標。</p><p><br></p><p><strong>16:30-17:10 從Wafer到CPO到DataCenter: 為結構可靠性保駕護航</strong></p><p><strong>演講嘉賓：</strong>徐志敏 | Ansys應用工程師主管</p><p><strong>內容簡介：</strong> 在數據中心性能需求飆升的當下，晶圓制造、CPO 集成及服務器產品作為產業鏈關鍵環節，其結構可靠性至關重要。晶圓制造中的翹曲、CPO 封裝熱應力可靠性問題，以及服務器自身結構可靠性問題及運行產生的噪音等，都是行業亟待攻克的難題。</p><p>Ansys 憑借強大的工程仿真技術，為全鏈條提供保障。針對晶圓制造，Ansys 可精準預測生產工藝中的應力形變，提升良品率；面對 CPO 熱應力可靠性問題，Ansys能夠解決封裝翹曲、焊球熱力疲勞等一系列難題；Ansys在數據中心場景中，利用流體力學與結構力學仿真，優化服務器產品的振動特性，降低噪音，有效提升客戶滿意度。
展開 EO/IR光電紅外系統概覽
Ansys EO/IR解決方案
為了應對這些挑戰，我們借助Ansys Lumerical、Ansys Zemax OpticStudio、Ansys Speos、Ansys AVxcelerate Sensors和Ansys系統工具套件（STK）的一系列功能及特性，幫助設計人員提高EO/IR系統在不同條件和環境下的性能。這些軟件工具可以對光子學和光電系統、衛星和飛機系統以及光學系統進行準確仿真和分析，使設計人員能夠預測EO/IR系統在不同環境下的性能，并針對特定應用優化其設計。
Speos可幫助設計人員分析EO/IR系統在不同天氣條件下的性能，如霧天、雨天和煙霧環境等，并針對特定應用優化系統的設計
STK有助于設計人員分析EO/IR系統在衛星和飛機平臺上的性能，并針對這些應用優化系統的設計
OpticStudio使設計人員能夠分析光學組件的性能并預測系統在不同環境下的行為，從而優化EO/IR系統的設計
近期熱門活動：
5月9日 | Ansys Lumerical 2023 R1 新功能介紹
簡介：Ansys Lumerical 2023 R1 版本引入了一系列強大的新功能，以擴展其產品系列的可用性、準確性、性能和功能。
展開 軍用光電吊艙系統分析報告（下）
這些產品不僅提升了傳統光學系統的性能，還為各行業提供更高效、精準的技術解決方案。
如想了解我司產品，歡迎加威：threephy
MXFS光纖解調儀 - 光電兩種測量技術集成到一個系統中
MXFS
將光電兩種測量技術集成到一個系統中
QuantumX MXFS使光纖測量變得更簡單，更靈活，更具競爭力，可為您帶來布拉格光柵測量技術的所有優勢：各種傳感器組成的大型傳感器網絡、高應變和高抗疲勞性、可靠和高質量的遠程測量、更低成本等。
通過最新的MXFS BraggMETER, 多達16個光纖傳感器可連接到8個光纖連接器中的任何一個，進行并行采集。因此，每個光纖解調儀提供128通道，并可同步采集。優勢顯而易見：不僅降低了每個測量點的成本，而且還降低了總體擁有成本。
用戶可選擇兩種工作模式：
正常速度模式：采集速率 100S/s，適合監控項目或組件熱測試。
高速模式：采集速率 2000S/s，適合動態監測或實驗應力分析。
光纖傳感器易于安裝，電磁安全性高，也用于潛在爆炸性環境。可同時測量應變、溫度、加速度、載荷和傾斜度的物理量。MXFS與其它QuantumX模塊可混合使用，組成包括光纖和電氣兩種測量技術的混合解決方案。
集成光纖測量技術到QuantumX系統中
QuantumX MXFS BraggMETER既是一個光學解調儀，也是可集成到QuantumX系統中的光纖模塊——靈活、模塊化、高精度。
展開 
基于光電傳感器的模具廢料監測系統設計 附基于ADMAS 動力總成28工況計算下載
圖1 前門外板廢料
趙丹等利用Admas軟件進行運動仿真模擬，提前預測可能存在的廢料滑落不暢問題 [1]。彭本棟在模具設計階段利用DynaForm 軟件模擬了汽車翼子板修邊廢料下滑過程中的狀態，提前識別廢料下滑不暢的風險點，針對問題點優化了修邊工藝方案，保證廢料下滑順暢 [2]。張應生針對沖模廢料滑落問題，結合理論分析及現場實際狀態進行深入研究，針對模具典型位置，從前期工藝結構設計方面進行解析，提出解決方案，在模具設計初期預防廢料滑落不暢的問題 [3]。何述平等設計了微型攝像頭配合光電傳感器對廢料滑槽進行監測的檢測系統 [4]。唐士東等在模具左右側、上下側各設置1組光電傳感器，通過PLC編程實現廢料滑道的動態監控 [5]。
上述前3項研究都是項目前期對廢料運動進行分析，沒有考慮模具現場的實際情況。第4項研究使用了微型攝像頭，成本過高。最后一項研究使用了2組傳感器，但大多數模具不具備在上、下側安裝光電傳感器的條件，且上、下側安裝的光電傳感器在模具邊緣處，無法監測到模具內部的堵料情況。在修邊模上安裝1組光電傳感器增加監測廢料，在堵料早期發現并處理，避免廢料堆疊引起的模具損壞。研究結果表明，該廢料監測系統可及時識別堵料狀態的信號，并將信號反饋給沖壓生產線，沖壓生產線接收到異常信號后停機，以便車間人員及時采取措施。
1 光電傳感器
光電傳感器是一種從發射器發射可視光線、紅外線等，并通過接收器接收檢測物體反射的光或識別遮光量的變化，從而獲取輸出信號的儀器。
展開 Lumerical 單行載流子光電探測器仿真方法
然而，與PIN光電二極管相比，UTC的能帶結構要求通常需要III-V材料來實現，這使得在與硅基光子系統集成時面臨額外的挑戰。
本例中光電探測器是基于集成在硅基光子系統上的InP/InGaAs混合波導光電二極管所設計的[2]。其包括100nm厚的InP鍵合/匹配層、250nm厚的GaAs吸收體和700nm厚的In P本征收集層。材料堆疊和相關的帶結構如下圖所示。測量了長度為25um、50um和150um的光電探測器[2]。
光學設計
使用FDTD求解器，計算出不同結構參數下光電探測器中的光場變化（主要以電場E的形式表示）。
光電探測器樣光傳播方向（Y）的截面
監視器1中的光場分布（YZ方向）
在得到光場后，軟件內置的分析腳本將自動的計算出光產生速率，同時會根據光生成率在光傳播方向（y）上的平均值生成一個文件，此文件將在CHARGE中用于電學仿真。
光生成速率的平均值示意圖
產生速率分析還基于輸入功率和器件體積來計算光電探測器的響應度。因此調整光電探測器的（Y方向）的長度，可以初步觀察到響應度的變化。
電學設計與光電響應
穩態：暗電流和響應
文獻中[2]測量到的暗電流小于10nA。為了模擬光電探測器的穩態特性，我們將FDTD中計算出的長度為50μm的光電探測器的光學生成率導入到CHARGE電學仿真當中，將偏置從-5V掃到1.5V，進行暗電流模擬和響應模擬。從光電流響應來看，響應度為1.07A/W，表明復合損耗可忽略不計。
展開 EastFDTD 光電領域的仿真案例
仿真案例涵蓋：
1. 激光發射過程（增益材料的應用）
2. 雙穩態現象仿真（非線性材料的應用）
3. 光子晶體色散曲線
4. Chiral材料應用
5. 本征模式計算
6. 電磁力計算
7. OLED出光效率計算
光電仿真案例.pdf
天津大學黃顯教授團隊《Small》：用于神經系統刺激與監測的植入式柔性多通道光電纖維器件
圖3 光刺激下的電生理監測和行為學實驗
該團隊提出的多通道植入式柔性光遺傳器件可以實現多腦區的光刺激與電信號監測等功能，為研究神經回路、大腦機制和神經系統的疾病提供了有力的工具。同時這種柔性電子器件與光纖結合的方式實現了多功能的集成，為生物學、生命科學等領域的高通量刺激與傳感的創新提供了靈感。
相關工作已于12月29日線上發表于工程科學領域頂級期刊Small。本文的第一作者為天津大學精儀學院碩士研究生于景嫻，通訊作者為黃顯教授。上述工作得到了國家自然科學基金(No.61604108)，天津市自然科學基金(No.16JCYBJC40600)和天津大學自主創新基金的支持。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202005925
展開 COMSOL光電和HFSS+CST天線仿真案例培訓
10.2 參數化掃描
10.3 數據后處理
10.4 工作列表設置
11 頻率選擇表面的仿真方法——掌握CST 頻率選擇表面仿真方法
實例操作：CST 有源可調諧頻率選擇表面仿真
v CST天線仿真總結：
1．CST天線仿真與HFSS的區別及優勢
2．CST天線仿真的步驟
3．CST天線仿真的技巧
時間地點：
Comsol光電培訓班：
2021年3月27日-3月28日 在線直播（授課兩天）
2021年4月10日-4月11日 在線直播（授課兩天）
天線設計仿真培訓班：
2021年4月10日——4月11日 在線直播（授課兩天）
2021年4月17日——4月18日 在線直播（授課兩天）
報名費用：
Comsol光電培訓班：
每人￥3900元（含報名費、培訓費、資料費）
優惠一：3月15日前匯款可享受200元優惠（僅限前八名）；
天線設計培訓班：
每人￥3900元（含報名費、培訓費、資料費）
優惠一：3月25日前匯款可享受200元優惠（僅限前八名）；
優惠二：
展開 利用Lumerical 有效實現太陽能電池光電特性仿真
太陽能電池仿真研究可為光伏產品的研發節約成本，縮短研發周期，并預測產品光電轉換效率與光電輸出特性。目前各大高校與科研機構在太陽能電池仿真領域主要運用的商業軟件有COMSOL多物理場耦合軟件、AFORS-HET、Rsoft以及Silvaco等。本案以Lumerical 軟件為例，介紹利用FDTD與DEVICE模塊實現可見光波段典型硅光太陽能電池的光電特性仿真。
1、 構建光學吸收模型
建立合適的邊界條件和光源設置，搭建典型的硅平板太陽能電池結構在正向太陽光的照射下光吸收模型。
二、計算載流子產生率G
FDTD模塊可以利用上述物理學公式，腳本編程計算出電池內部空間分布的載流子產生率。
載流子產生率在平板電池中表現為上層值較大，底部值較小，說明入射光大部分被電池上層吸收，能夠穿透電池到達電池底部被半導體耦合吸收的入射光是極少數。
三、搭建電學仿真模型
DEVICE模塊為后續電學仿真提供了高效快捷的電學特性計算途徑。在電學仿真模塊中需要考慮電池窗口層材料，金屬電極材料，歐姆接觸，摻雜與復合等因素。
通過優化電池電學參數可以有效提高電池的光電轉換效率。但是考慮到電池實際處于的物理環境，電學仿真比純光學仿真計算結果更加接近實際的電池工作效率。
4、 導入載流子產生率至電學模塊
載流子產生率是連接電池光學模塊和電學模塊的橋梁。將波長積分計算得到的載流子產生率導入DEVICE模塊可以繼續仿真計算電池電學特性。
DEVICE模塊為用戶提供了友好方便的載流子產生率導入界面，用戶可以使用FDTD模塊計算得出的G數據集載入控件窗口，并可以針對偏振光或非偏振光設置修正系數。
展開 光電產品仿真技術研討會
光學組件在工業設計上的要求越趨嚴苛，質量好的光學設計除了在開模前進行許多光學軟件評估之外，后續包含打樣開模的成型影響、裝配造成的擠壓變形，熱組件造成的熱膨脹變形、模塊點膠后膠體溫濕度膨脹影響，以及產品跌落的強度仿真等，都是光學產品在各環節上注重的工藝過程。
CYBERNET基于大量光學客戶的設計需求，通過ANSYS仿真技術結合各光學軟件作耦合，可在產品發生失效之前預測各環節造成光學質量失效的成因，進而提升光學產品設計的質量。
Ansys Lumerical | 單行載流子光電探測器仿真方法
綜述
在本例中，我們將研究混合硅基光電探測器的各項性能。單行載流子（uni-traveling carrier，UTC）光電探測器（PD）由InP/InGaAs制成，其通過漸變耦合的方式與硅波導相連。在本次仿真中，FDTD模塊將分析光電探測器的光學響應，CHARGE模塊將分析器件的電學特性。
背景
光電探測器的主要作用是將光信號轉換為電信號，以解碼出加載到光信道上編碼的信息。因此我們可以使用Lumerical的光學和電學求解器對此類器件進行精確模擬和優化。首先采用時域有限差分（FDTD）方法模擬了光電探測器的光學特性，計算光學吸收功率可以得出電子-空穴對的局部產生率。然后，將光學仿真求得的電子空穴對產生速率導入電學仿真（CHARGE）中用于求解的連續性方程。
對于高速光電二極管，通過將吸收層與收集層解耦，可以使用單行載流子（UTC）設計來優化渡越時間響應[1]。在傳統的PIN結構中，載流子是在本征區中光生的，在本征區中，強場將載流子分離以產生光電流。載流子的速度通常是有限的，并且在大多數常見的材料（如鍺）中空穴比電子慢，這會導致延遲和不對稱響應。通過結合窄帶隙和寬帶隙半導體，可以隔離單個載流子類型（通常是電子），使得器件的光響應僅取決于這些載流子的傳輸。然而，與PIN光電二極管相比，UTC的能帶結構要求通常需要III-V材料來實現，這使得在與硅基光子系統集成時面臨額外的挑戰。
本例中光電探測器是基于集成在硅基光子系統上的InP/InGaAs混合波導光電二極管所設計的[2]。其包括100nm厚的InP鍵合/匹配層、250nm厚的GaAs吸收體和700nm厚的In P本征收集層。材料堆疊和相關的帶結構如下圖所示。測量了長度為25um、50um和150um的光電探測器[2]。
展開 免費線上研討會 | Ansys Lumerical 的光電器件仿真
為此，我們決定于2023年7月17日下午15：00-16：00，舉辦一場免費線上研討會，誠邀各位光電同行們積極參與、分享交流。
研討會大綱
1. Ansys Lumerical 軟件介紹
2. FDTD、CHARGE、INTERCONNECT 三大模塊介紹
3. Ansys Lumerical 光電器件設計流程
4. 光電器件設計實例:垂直光電探測器
5. 其他光電器件舉例
研討會信息
主題：Ansys Lumerical 的光電器件仿真
時間：2023年7月17日（15：00-16：00）
地點：騰訊會議（317-470-702）
主辦方：武漢宇熠科技有限公司
如您對本次研討會有興趣，可掃描下方二維碼報名（名額有限，額滿即止。）
（317-470-702）
另外，我們針對本次研討會創建了交流群，歡迎聯系工作人員申請進群！
添加工作人員微信
展開 雙層石墨烯/砷化鎵的等離子體共振光柵結構光電探測器數值仿真 ￥500
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202206/imgs/80019830f9304a1799118885f068db17.gif" alt="Untitled.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 電磁場仿真結果</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202206/imgs/47ce638fc01b4bf3972ae6a3aec043ea.png" alt="Untitled2.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 吸收率隨波長變化曲線</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作</p><p><br></p><p><br></p>
展開 基于Lumerical掌握光電器件仿真的全流程設計，從基礎原理講解到復雜器件設計
Ansys Lumerical作為業界領先的光子學解決方案，擁有完善的Component Level及Circuit Level仿真能力。FDTD被譽為微納光子器件仿真的黃金標準；MODE是面向平面光波導類器件開發的瑞士軍刀；CHARGE求解載流子的漂移擴散方程和泊松方程，能夠精確模擬半導體器件中的電學特性；HEAT則專注于器件熱效應的分析，能夠準確計算電致發熱或光吸收引起的溫升；INTERCONNECT作為線路級仿真工具，可對整個光子集成電路系統進行時域及頻域分析。
該內容涵蓋FDTD、MODE、CHARGE、HEAT、INTERCONNECT五大仿真工具，內容覆蓋基礎原理講解到復雜器件設計。無源環節不僅包括功率分束器、起偏器、偏振旋轉分束器、濾波器等多種無源光子器件，還包含常用的逆向設計算法，適用于硅基、鈮酸鋰等多種材料體系，可有效助力學員掌握無源光子器件設計技能。有源環節不僅包括電相移器、微環調制器、馬赫曾德行波調制器、垂直光電探測器、熱調諧波導等多種有源光子器件，還包含波分復用、PAM4收發等完整的PIC系統，可大大提升學員設計復雜光子集成電路系統的能力。
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