Ansys Lumerical MODE
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-27
Ansys Lumerical MODE的實例教程
因此，通過Ansys Lumerical MODE模塊中的FDE Solver仿真了絕熱型定向耦合器的有效折射率與構成定向耦合器的上下波導（下端波導為Si劈尖波導，上端波導為 劈尖波導）的有效折射率的差值，通過分析比較二者的折射率差值大小來確定絕熱型定向耦合器2根劈尖波導的形狀，以達到最優的模斑轉換效率。圖4展示了在不同Si波導、 波導寬度下，兩波導組合結構的有效折射率與單個波導的有效折射率的相對差值，差值越大說明 光場的耦合越強。
圖4 雙波導有效折射率與單波導有效折射率的相對差隨波導寬度的變化。（a）TE模；（b）TM模
在確定劈尖波導的寬度后，還需對劈尖波導的長度進行掃描，包括絕熱劈尖長度和 -十字波導劈尖長度。這部分同樣可使用Ansys Lumerical MODE模塊中的EME Solver進行掃描，可得這兩部分長度分別對模場轉換效率的影響，分別如圖5（a）和圖5（b）所示。
圖5（a）絕熱劈尖長度對模場轉換效率的影響；（b）Si3N4-十字波導劈尖長度對模場轉換效率的影響
性能分析與總結
本篇文章主要是通過Ansys Lumerical MODE模塊中的FDE Solver 和EME Solver，完成了對器件結構的設計。圖6所示的仿真結果展示了SOI條形直波導與高數值孔徑光纖（模場直徑為4.0 μm）之間的模場轉換情況。圖6（a）展示了在1550 nm波長處所設計的端面耦合器在不同橫截面處的光場分布，從圖中可以看出，光場在I~III區域通過絕熱劈尖實現了從下端Si劈尖波導到中心 劈尖波導的轉移，光場在IV~V區域通過 錐形波導實現了從中心 波導到十字型波導結構的轉移，模斑尺寸逐漸變大，直至在端面處與光纖完成對接。圖6（b）是光場在耦合器內傳輸的剖面圖。
展開 引言
本文演示了一種將Synopsys OptoCompiler中開發的無源光子器件版圖導入Lumerical產品進行光路仿真的工作流程。該工作流程利用Ansys Lumerical MODE中的EME（特征模擴展）求解器進行光學仿真，利用Ansys Lumerical CML Compiler生成緊湊模型，并利用Ansys Lumerical INTERCONNECT進行光子電路設計和仿真。
此工作流程僅使用Synopsys產品即可提供一套內部解決方案，以應對光子集成電路設計中的復雜挑戰。在光子集成電路設計中，通常需要使用不同的工具來處理版圖設計、器件仿真和線路仿真。使用此工作流程，您可以在OptoCompiler中構建器件，使用Lumerical器件設計工具運行多物理場仿真，并利用CML Compiler構建用于INTERCONNECT線路仿真的模型，從而在版圖和設計之間架起一座強大的橋梁。
本文以OptoCompiler reference optical SOI（絕緣體上硅）PDK（工藝開發套件）中的無源1x2MMI（多模干涉儀）光子器件為例，展示了該工作流程。當然，您也可以根據具體應用場景，將此工作流程調整為使用您選擇的自定義無源光子器件和PDK。
所需許可證
Synopsys OptoCompiler license
Ansys Lumerical MODE license
Ansys Lumerical CML Compiler license
Ansys Lumerical INTERCONNECT license
壓縮包內容
本文附帶一個包含示例1x2MMI的軟件包，該示例來自OptoCompiler reference optical SOI PDK。
展開 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，從而實現更快、更高效的數據通信技術，此類通信技術非常適合超大規模數據中心和物聯網（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、超大規模數據中心通信和物聯網領域使用的芯片）的設計挑戰。
GF Fotonix是一款功能豐富且高度靈活的硅光子學平臺，也是業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應用開發定制解決方案，以滿足其高帶寬、低時延數據傳輸和低功耗要求。
展開 Ansys Lumerical RCWA
Ansys Lumerical RCWA 求解器可用于分析平面波入射到周期性結構上的光學響應。與 STACK 求解器不同，RCWA求解器可用于幾何形狀具有周期性變化的結構，例如光子晶體和衍射光柵。由于仿真時間通常比FDTD短得多，RCWA求解器是分析周期性結構的理想工具。
Ansys Lumerical MODE
MODE 是一款基于光波導設計環境的專業仿真和綜合分析工具。該軟件包含雙向傳輸的 EME 算法和變分VarFDTD 以及FDE有限差分本征模算法，可以方便地設計仿真大型平面波導結構和長距離傳輸器件，以獲得準確的空間場、頻散特性和重疊積分分析等。
MODE支持 Lumerical多物理場仿真，和 CHARGE和HEAT的聯用讓 MODE能夠處理集成光學中的光、電和熱效應。其設計環境也提供腳本化功能、支持后處理和優化程序，讓用戶可以更有效地實現復雜 器件的設計要求。
Ansys Lumerical Charge
CHARGE 基于有限元漂移- 擴散方法，能為設計師對有源光子和光電半導體器件中的電荷傳輸提供正確的工具進行綜合全面的仿真。CHARGE 可自洽求解描述靜電勢 (泊松方程) 和自由載流子密度(漂移- 擴散方程) 的方程組。
展開 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，歡迎大家持續關注摩爾芯創的更新。 lumerical軟件培訓，試用申請，歡迎聯系摩爾芯創。
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: 發展與挑戰[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 MODE的相關專題、標簽、搜索
Lumerical MODEAnsys Lumerical MODELumerical.MODEAnsys Zemax LumericalAnsys Lumericalmode Ansys ansys lumerical mode千元獎金ansys lumerical mode-20210905.pdflumerical modensys lumerical mode-20210905.pdf???????￥?é??ansys lumerical mode-20210905.pdf?￥a?a??￥a?a??￥a￥a???a?a?ansys lumerical mode-20210905.pdf
Ansys Lumerical MODE的最新內容
該工作流程利用Ansys Lumerical MODE中的EME（特征模擴展）求解器進行光學仿真，利用Ansys Lumerical CML Compiler生成緊湊模型，并利用Ansys Lumerical INTERCONNECT進行光子電路設計和仿真。
此工作流程僅使用Synopsys產品即可提供一套內部解決方案，以應對光子集成電路設計中的復雜挑戰。
我們將會從復用器件的應用背景、基本原理、常見結構以及性能參數等部分進行講解，并使用Ansys Lumerical FDTD或者MODE模塊進行仿真設計。接下來將從復用器件的基本概念開始。
應用背景
人工智能、物聯網、大數據、云計算等新興技術的出現，使得人們對光通信的傳輸質量和速率要求越來越高，提高光通信的信道容量是現代數據傳輸的必然需求。
這部分同樣可使用Ansys Lumerical MODE模塊中的EME Solver進行掃描，可得這兩部分長度分別對模場轉換效率的影響，分別如圖5（a）和圖5（b）所示。
圖 9 (b) 還顯示了導入 Ansys Lumerical MODE 波導設計環境中的相同幾何形狀的 XY 視圖。橙色矩形所示的仿真區域不包括金屬觸點，因為它們遠離波導芯，因此不會與光學模式相互作用。紫色區域顯示了從 CHARGE 仿真導入的載流子密度分布，用于仿真金屬接觸上的電壓變化對光學模型的擾動。
圖 10.
圖 9 (b) 還顯示了導入 Ansys Lumerical MODE 波導設計環境中的相同幾何形狀的 XY 視圖。橙色矩形所示的仿真區域不包括金屬觸點，因為它們遠離波導芯，因此不會與光學模式相互作用。紫色區域顯示了從 CHARGE 仿真導入的載流子密度分布，用于仿真金屬接觸上的電壓變化對光學模型的擾動。
圖 10.
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
</li></ul><p><br></p><p><strong>使用Ansys Lumerical MODE和Lumerical FDTD數據集進行重疊計算</strong></p><p><strong>重疊腳本命令現在接受數據集</strong></p><ul><li class="ql-align-justify">創建、保存和加載字段并對其執行重疊積分計算的靈活性大大提高。
Ansys Lumerical MODE
MODE 是一款基于光波導設計環境的專業仿真和綜合分析工具。該軟件包含雙向傳輸的 EME 算法和變分VarFDTD 以及FDE有限差分本征模算法，可以方便地設計仿真大型平面波導結構和長距離傳輸器件，以獲得準確的空間場、頻散特性和重疊積分分析等。
重點介紹Ansys Lumerical仿真激光用的TWLM以及MQW工具，并示范如何使用Ansys Lumerical的FDE/MODE與MQW來計算光的傳播與增益特性。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
▼▼▼“更多Ansys近期專題研討會” - 歡迎掃碼報名參加！
研討會將重點介紹Ansys Lumerical仿真激光用的TWLM以及MQW工具，并示范如何使用Ansys Lumerical的FDE/MODE與MQW來計算光的傳播與增益特性，介紹如何將物理仿真或實驗量測的結果導入TWLM來表征包含量子井增益的波導，并進行增益與激光器設計。無論您是從事電路集成的系統設計人員還是從事分立元件的激光器設計人員，本次研討會都將幫助您學習如何進行激光器的設計。
