光電元件仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
光電元件仿真的實例教程
在 PIC 中，電光調制器和光電探測器是實現這些轉換的基本光電元件。
隨著對帶寬、功效和靈敏度的需求不斷增長，需要尖端的仿真技術將器件模型與制造工藝及其完整的多物理場行為聯系起來。將 Silvaco Victory Process 與 Ansys Lumerical 軟件相結合，實現支持 TCAD 的光子器件仿真，為設計師和工程師提供了必要的工具，可以完整準確地預測、分析和優化光電器件的行為。
工作流概述
光子集成電路 (PIC) 的光電元件設計始于對物理結構和摻雜分布的精確建模，這些結構和摻雜分布定義了器件的光學和電學行為。目標是創建一個能夠反映制造后的器件的物理模型。設計流程從制造工藝的輸入開始：材料和掩模圖案與蝕刻、注入、退火和生長條件相結合。雖然結構的幾何 CAD 模型可以作為早期設計探索的起點，但使用 Silvaco Victory Process 進行工藝仿真對于建立制造步驟和最終物理結構之間的聯系是必不可少的。圖 1 說明了使用 Victory Process 輸入進行光子器件仿真的工作流程。
圖 1. Ansys Lumerical 光子器件仿真工作流程，其中采用 Silvaco Victory Process 的 TCAD 輸入
幾何效應（例如受蝕刻影響的側壁角度和共形沉積的層界面）對于精確仿真光傳播非常重要 [1]。在光電器件中，注入分布的定義受制造工藝限制，對于包括調制效率、暗電流和相關探測器靈敏度以及帶寬在內的品質因素實現最佳性能取舍至關重要。在這里，Silvaco Victory Process 再次成為將這些特定行為與制造輸入聯系起來的必要條件。
展開 在 PIC 中，電光調制器和光電探測器是實現這些轉換的基本光電元件。
隨著對帶寬、功效和靈敏度的需求不斷增長，需要尖端的仿真技術將器件模型與制造工藝及其完整的多物理場行為聯系起來。將 Silvaco Victory Process 與 Ansys Lumerical 軟件相結合，實現支持 TCAD 的光子器件仿真，為設計師和工程師提供了必要的工具，可以完整準確地預測、分析和優化光電器件的行為。
工作流概述
光子集成電路 (PIC) 的光電元件設計始于對物理結構和摻雜分布的精確建模，這些結構和摻雜分布定義了器件的光學和電學行為。目標是創建一個能夠反映制造后的器件的物理模型。設計流程從制造工藝的輸入開始：材料和掩模圖案與蝕刻、注入、退火和生長條件相結合。雖然結構的幾何 CAD 模型可以作為早期設計探索的起點，但使用 Silvaco Victory Process 進行工藝仿真對于建立制造步驟和最終物理結構之間的聯系是必不可少的。圖 1 說明了使用 Victory Process 輸入進行光子器件仿真的工作流程。
圖 1. Ansys Lumerical 光子器件仿真工作流程，其中采用 Silvaco Victory Process 的 TCAD 輸入
幾何效應（例如受蝕刻影響的側壁角度和共形沉積的層界面）對于精確仿真光傳播非常重要 [1]。在光電器件中，注入分布的定義受制造工藝限制，對于包括調制效率、暗電流和相關探測器靈敏度以及帶寬在內的品質因素實現最佳性能取舍至關重要。在這里，Silvaco Victory Process 再次成為將這些特定行為與制造輸入聯系起來的必要條件。
一旦仿真了物理結構（包括材料界面和摻雜分布），就可以輕松地將其從 Silvaco Victory Process 導出并導入 Ansys Lumerical 仿真工具。
展開 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。
展開 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
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：
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光電元件仿真的最新內容
光子集成電路 (PIC) 是眾多當前和下一代產品的關鍵支撐技術。PIC 將微電子領域常見的半導體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測相結合，通過將帶寬與計算核心之間的距離拉近，改變了數據中心的通信方式，并加速了自動駕駛領域 LiDAR 和未來信息處理領域量子計算等新興應用的發展。
電子和光子之間的連接是通過能夠在光信道上編碼電信號，并將光轉換回電信號來恢復信息的器件實現的。在 PIC 中，電光調制器和光電探測器是實現這些轉換的基本光電元件
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
光子集成電路 (PIC) 是眾多當前和下一代產品的關鍵支撐技術。PIC 將微電子領域常見的半導體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測相結合，通過將帶寬與計算核心之間的距離拉近，改變了數據中心的通信方式，并加速了自動駕駛領域 LiDAR 和未來信息處理領域量子計算等新興應用的發展。
電子和光子之間的連接是通過能夠在光信道上編碼電信號，并將光轉換回電信號來恢復信息的器件實現的。在 PIC 中，電光調制器和光電探測器是實現這些轉換的基本光電元件
<h3 class="ql-align-center"><strong>會議基本信息</strong></h3><p><strong>時間：</strong>2025 年 5 月 28 日（星期三）</p><p><strong>地點：</strong>武漢光谷萬豪酒店</p><p><strong>費用：</strong>收費，499 元/人（含午餐，茶歇）</p><p><em>（Ansys維保期客戶免費
七月福利
武漢宇熠作為 Ansys 中國區指定官方代理，長期致力于促進光機電行業的技術發展，同時也非常重視相關人才的培養。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
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
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
<p>本案例設計了一雙層石墨烯/砷化鎵光柵結構，基于COMSOL軟件的半導體及相關模塊，模擬了石墨烯和砷化鎵之間的載流子分離和轉移異質結區域產生的電磁場分布，如圖1所示，并進一步分析得到不同波長下的吸收率曲線，如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202206/imgs/80019830f9304a1799118885f068db17.gif
各企事業單位、高等院校及科研院所：
COMSOL是一款大型的高級數值仿真軟件，廣泛應用于各個領域的科學研究以及工程計算，在多物理場耦合分析方面有其獨到的優勢，因此被應用于各個相關科研和產品研發領域，在我國擁有非常廣闊的前景。多物理場耦合仿真分析是近年來應用比較廣泛的有限元仿真分析方法，大大的縮短了產品研發周期，提高科研效率。為進一步推動高等院校、科研院所及企事業單位在COMSOL多物理耦合研究工作的開展
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
