Ansys Lumerical MODE的案例
【Lumerical系列】無源器件-端面耦合器2丨十字型異質(zhì)多芯波導
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(gòu)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(yōu)的模斑轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換效率的影響；（b）Si3N4-十字波導劈尖長度對模場轉(zhuǎn)換效率的影響
性能分析與總結(jié)
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(jié)構(gòu)的設(shè)計。圖6所示的仿真結(jié)果展示了SOI條形直波導與高數(shù)值孔徑光纖（模場直徑為4.0 μm）之間的模場轉(zhuǎn)換情況。圖6（a）展示了在1550 nm波長處所設(shè)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(qū)域通過絕熱劈尖實現(xiàn)了從下端Si劈尖波導到中心 劈尖波導的轉(zhuǎn)移，光場在IV~V區(qū)域通過 錐形波導實現(xiàn)了從中心 波導到十字型波導結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)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(nèi)傳輸?shù)钠拭鎴D。
展開 Lumerical案例 | 使用Synopsys OptoCompiler和Lumerical工具進行光子器件版圖繪制和緊湊模型仿真
引言
本文演示了一種將Synopsys OptoCompiler中開發(fā)的無源光子器件版圖導入Lumerical產(chǎn)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(shè)計和仿真。
此工作流程僅使用Synopsys產(chǎn)品即可提供一套內(nèi)部解決方案，以應對光子集成電路設(shè)計中的復雜挑戰(zhàn)。在光子集成電路設(shè)計中，通常需要使用不同的工具來處理版圖設(shè)計、器件仿真和線路仿真。使用此工作流程，您可以在OptoCompiler中構(gòu)建器件，使用Lumerical器件設(shè)計工具運行多物理場仿真，并利用CML Compiler構(gòu)建用于INTERCONNECT線路仿真的模型，從而在版圖和設(shè)計之間架起一座強大的橋梁。
本文以O(shè)ptoCompiler reference optical SOI（絕緣體上硅）PDK（工藝開發(fā)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(jù)具體應用場景，將此工作流程調(diào)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(nèi)容
本文附帶一個包含示例1x2MMI的軟件包，該示例來自O(shè)ptoCompiler reference optical SOI PDK。
展開 行業(yè)動態(tài) | Ansys Lumerical 光子設(shè)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(jié)合使用，以助力用戶設(shè)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(shè)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(shè)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(shù)，此類通信技術(shù)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(lǐng)域使用的芯片）的設(shè)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(diào)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(zhuǎn)器、錐形波導、彎曲波導和波分復用濾波器）。該平臺使設(shè)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 Ansys Lumerical光子學仿真工具介紹
Ansys Lumerical RCWA
Ansys Lumerical RCWA 求解器可用于分析平面波入射到周期性結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)的理想工具。
Ansys Lumerical MODE
MODE 是一款基于光波導設(shè)計環(huán)境的專業(yè)仿真和綜合分析工具。該軟件包含雙向傳輸?shù)?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(shè)計仿真大型平面波導結(jié)構(gòu)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(lián)用讓 MODE能夠處理集成光學中的光、電和熱效應。其設(shè)計環(huán)境也提供腳本化功能、支持后處理和優(yōu)化程序，讓用戶可以更有效地實現(xiàn)復雜 器件的設(shè)計要求。
Ansys Lumerical Charge
CHARGE 基于有限元漂移- 擴散方法，能為設(shè)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 
【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(shè)計，歡迎大家持續(xù)關(guān)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 2025 R1的新功能
</p><p><strong>Ansys Lumerical 2025 R1中的新功能</strong></p><p><strong>Ansys Lumerical FDTD</strong></p><ul><li>現(xiàn)代用戶界面（FDTD、RCWA和STACK的選項卡式工具欄）</li><li>增強的CPU/GPU/多GPU作業(yè)配置（從FDTD選項卡和掃描面板運行仿真的新流程，多GPU資源配置改進）</li><li>預運行GPU進行內(nèi)存估算，并提供更準確的GPU仿真報告</li><li>提高了大型模型FDTD模擬的網(wǎng)格劃分效率</li><li>FDTD GPU仿真兼容的新功能（色散材料、PEC材料、偶極子源、單頻導入源）</li><li>Lumerical MODE和Lumerical FDTD數(shù)據(jù)集的重疊計算</li><li>使用RCWA進行體全息光柵仿真</li></ul><p><strong>Ansys Lumerical Multiphysics</strong></p><ul><li>SPAD的3D ATP仿真</li></ul><p><br></p><p><strong>Ansys Lumerical INTERCONNECT</strong></p><ul><li>激光建模的全新多截面功能</li><li>用于OSA頻譜計算的窗口函數(shù)</li></ul><p><br></p><p><strong>Ansys Lumerical CML Compiler</strong></p><ul><li>新的Verilog-A模型：</li><li><em>veriloga_custom_element</em></li><li>新的光子模型：<em>fiber_array</em></li></ul><p><strong>Ansys工作流程和協(xié)同作用</strong
展開 【Ansys線上直播回看】“聚焦激光”——采用Ansys Lumerical進行邊緣發(fā)射半導體激光器
『點擊觀看直播回放』
本次網(wǎng)絡(luò)研討會中展示如何使用Ansys Lumerical的INTERCONNECT工具中行波激光模型（TWLM）來仿真Fabry-Perot、DFB、DBR等邊射型激光器以及半導體光放大器 （SOA），還會說明增益、電荷傳輸、光傳播等參數(shù)如何使用物理仿真來模擬，并將之導入光路上的緊湊模型來描述整個激光器件。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(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)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！
『或點擊此處進入報名通道』
展開 Ansys Lumerical | 光子集成電路光電元件設(shè)計
在以下章節(jié)中，這些經(jīng)過工藝仿真的結(jié)構(gòu)將被導入 Ansys Lumerical 軟件進行光學和電氣仿真。
根據(jù)工藝仿真結(jié)果進行光子模擬
光子和光電子器件仿真需要特定輸入來定義模型的結(jié)構(gòu)、材料和邊界條件。Ansys Lumerical 軟件提供完整的 3D 設(shè)計環(huán)境和全面的材料庫，專為光子器件設(shè)計和仿真而構(gòu)建，可直接創(chuàng)建參數(shù)化器件模型。利用內(nèi)置的互操作技術(shù)，自動導入Silvaco Victory Process 的工藝仿真結(jié)果可無縫處理三個關(guān)鍵步驟：結(jié)構(gòu)提取、材料分配和摻雜分布定義。
結(jié)構(gòu)提取從有限元仿真網(wǎng)格中創(chuàng)建 3D 實體對象，這些實體對象可能包含多個子域。這些實體對象被放置在 3D CAD 環(huán)境中。重建CAD幾何并確保其適合進一步處理（例如布爾運算）是具有挑戰(zhàn)性的：鑲嵌體可能有 10-100k 個面或更多，超出了大多數(shù)幾何核的容量。Ansys Lumerical 的互操作工具會自動識別子域表面并簡化提取的結(jié)構(gòu)，以便它可以在 3D CAD 環(huán)境中使用，同時保留網(wǎng)格所代表的底層結(jié)構(gòu)形狀。使用這種方法，可以將 Silvaco Victory Process 仿真輸出的每個部分導入 Ansys Lumerical 設(shè)計環(huán)境，同時保持進一步調(diào)整和修改模擬結(jié)構(gòu)的靈活性，如圖 6 所示。
圖 6. 從工藝仿真中提取的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建實體對象并分指定了相關(guān)的材料，適合在 3D CAD 環(huán)境中進一步處理。
除了結(jié)構(gòu)提取之外，為每個域正確分配材料對于在仿真之間保持模型的準確性至關(guān)重要。從工藝仿真輸出中提取結(jié)構(gòu)時，自動導入功能還將確保材料在仿真之間映射。因此，正確的材料定義將與導入到Ansys Lumerical 設(shè)計環(huán)境中的幾何結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，并且這些材料定義將包含物理光電仿真所需的參數(shù)。
最后，工藝仿真包含摻雜劑種類和雜質(zhì)密度空間分布的信息。
展開 Lumerical光子集成電路光電元件設(shè)計
在以下章節(jié)中，這些經(jīng)過工藝仿真的結(jié)構(gòu)將被導入 Ansys Lumerical 軟件進行光學和電氣仿真。
根據(jù)工藝仿真結(jié)果進行光子模擬
光子和光電子器件仿真需要特定輸入來定義模型的結(jié)構(gòu)、材料和邊界條件。Ansys Lumerical 軟件提供完整的 3D 設(shè)計環(huán)境和全面的材料庫，專為光子器件設(shè)計和仿真而構(gòu)建，可直接創(chuàng)建參數(shù)化器件模型。利用內(nèi)置的互操作技術(shù)，自動導入Silvaco Victory Process 的工藝仿真結(jié)果可無縫處理三個關(guān)鍵步驟：結(jié)構(gòu)提取、材料分配和摻雜分布定義。
結(jié)構(gòu)提取從有限元仿真網(wǎng)格中創(chuàng)建 3D 實體對象，這些實體對象可能包含多個子域。這些實體對象被放置在 3D CAD 環(huán)境中。重建CAD幾何并確保其適合進一步處理（例如布爾運算）是具有挑戰(zhàn)性的：鑲嵌體可能有 10-100k 個面或更多，超出了大多數(shù)幾何核的容量。Ansys Lumerical 的互操作工具會自動識別子域表面并簡化提取的結(jié)構(gòu)，以便它可以在 3D CAD 環(huán)境中使用，同時保留網(wǎng)格所代表的底層結(jié)構(gòu)形狀。使用這種方法，可以將 Silvaco Victory Process 仿真輸出的每個部分導入 Ansys Lumerical 設(shè)計環(huán)境，同時保持進一步調(diào)整和修改模擬結(jié)構(gòu)的靈活性，如圖 6 所示。
圖 6. 從工藝仿真中提取的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建實體對象并分指定了相關(guān)的材料，適合在 3D CAD 環(huán)境中進一步處理。
除了結(jié)構(gòu)提取之外，為每個域正確分配材料對于在仿真之間保持模型的準確性至關(guān)重要。從工藝仿真輸出中提取結(jié)構(gòu)時，自動導入功能還將確保材料在仿真之間映射。因此，正確的材料定義將與導入到Ansys Lumerical 設(shè)計環(huán)境中的幾何結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，并且這些材料定義將包含物理光電仿真所需的參數(shù)。
最后，工藝仿真包含摻雜劑種類和雜質(zhì)密度空間分布的信息。
展開 報名 | “聚焦激光”——采用Ansys Lumerical進行邊緣發(fā)射半導體激光器仿真
在本次網(wǎng)絡(luò)研討會中，將展示如何使用Ansys Lumerical的INTERCONNECT工具中行波激光模型（TWLM）來仿真Fabry-Perot、DFB、DBR等邊射型激光器以及半導體光放大器 （SOA），還會說明增益、電荷傳輸、光傳播等參數(shù)如何使用物理仿真來模擬，并將之導入光路上的緊湊模型來描述整個激光器件。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?qū)嶒灹繙y的結(jié)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(shè)計。無論您是從事電路集成的系統(tǒng)設(shè)計人員還是從事分立元件的激光器設(shè)計人員，本次研討會都將幫助您學習如何進行激光器的設(shè)計。歡迎報名！
展開 報名 | “聚焦激光”——采用Ansys Lumerical進行邊緣發(fā)射半導體激光器仿真
在本次網(wǎng)絡(luò)研討會中，將展示如何使用Ansys Lumerical的INTERCONNECT工具中行波激光模型（TWLM）來仿真Fabry-Perot、DFB、DBR等邊射型激光器以及半導體光放大器 （SOA），還會說明增益、電荷傳輸、光傳播等參數(shù)如何使用物理仿真來模擬，并將之導入光路上的緊湊模型來描述整個激光器件。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?qū)嶒灹繙y的結(jié)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(shè)計。無論您是從事電路集成的系統(tǒng)設(shè)計人員還是從事分立元件的激光器設(shè)計人員，本次研討會都將幫助您學習如何進行激光器的設(shè)計。歡迎報名！
展開 
Ansys Lumerical MODE的相關(guān)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
