光子模擬
關注創建者：匿名 創建時間：2022-01-05
光子模擬的視頻教程
Ansys Lumerical光子集成電路PIC 有源器件的設計與仿真
光子集成電路(Photonic Integrated Circuit, PIC) 由于具備可實現高速光電轉換、高頻寬、低損耗等特性，并且可以大幅縮減模組尺寸及成本，是未來發展的關鍵技術。 Ansys Lumerical 為設計人員提供高性能光子模擬軟體，提供專門用于光子器件、電路和系統設計的模擬環境。
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光子模擬的實例教程
特定優化光子晶體諧振腔結構可以有效地實現特定波段的濾光作用。
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Yablonovitch 發現這些結構與具有傳導和價帶的半導體類似，并將它們命名為光子晶體（與普林斯頓大學的 Sajeev John 合作）。光子晶體即光子禁帶材料，從材料結構上看，光子晶體是一類在光學尺度上具有周期性介電結構的人工設計和制造的晶體。與半導體晶格對電子波函數的調制相類似，光子帶隙材料能夠調制具有相應波長的電磁波，當電磁波在光子帶隙材料中傳播時，由于存在布拉格散射而受到調制，電磁波能量形成能帶結構。能帶與能帶之間出現帶隙，即光子帶隙。所具能量處在光子帶隙內的光子，不能進入該晶體。本模型基于“Topological states in amorphous magnetic photonic lattices”（PHYSICAL REVIEW B 99, 045307 (2019)）一文，對非傳統的一類光子晶體：短程有序的二維非周期光學系統--非晶磁光子晶格（AMPLs）研究了其能帶及透射行為。
圖1 幾何結構
如圖1所示，我們首先利用comsol建立其基本模型，可以看到我們以一個四孔結構為一個周期，并將其陣列化為四份分別排布在四個角，然后將其旋轉至任意角度，這既是光子晶體的原胞。
圖2 材料賦予
我們將幾何分別賦予材料，如圖2所示，我們給非圓孔區域賦予空氣介質，而圓孔區域賦予相應的介質材料，折射率實部為2，折射率虛部為0。
圖3 倒易晶格矢量的計算
計算時我們首先能帶計算，需要用到的comsol物理場是電磁波頻域，由于晶體具有重復的機構，因此可以使用周期性邊界條件，這樣一來只需要一個原胞，帶隙分析設計的難點在于能帶圖中必須對波矢進行掃描，并且，因為此結構的旋轉對稱性的缺乏，我們必須計算整個第一布里淵區的能帶結構，以獲得通帶和帶隙信息。
展開 Ansys Lumerical包含以下模塊：
· FDTD--微納光子器件仿真的標準工具
· Stack--分析多層膜的最佳仿真工具
· RCWA--分析平面波入射到周期性結構上的光學響應
· MODE--基于光波導設計環境的專業仿真和綜合分析工具
· Charge--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
· Heat--提供綜合全面的熱仿真功能
· DGTD--解決最具挑戰性的納米光子模擬
· FEEM--對復雜幾何形狀和材料中的波導模式，等效折射率，電場分布等進行高精度分析
· MQW--準確模擬帶結構、增益、以及多量子阱結構的自發輻射特性
· Interconnect--光子集成電路仿真器，可驗證多模、雙向和多通道PIC
· CML Compiler--高效、自動化地創建緊湊模型庫
· 拓展應用
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展開 Ansys Lumerical 為設計人員提供高性能光子模擬軟體，提供專門用于光子器件、電路和系統設計的模擬環境。針對PIC的應用，Lumerical提供包括光子有源器件，無源器件及circuit芯片級的完整解決方案。本次培訓將以PIC有源器件設計作為范例，針對Multiphysics產品作深入淺出的介紹 - 從演算法到實際范例演示，包括完整軟件的操作、分析及設計流程。
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Ansys光學工具的啟動平臺
Ansys光學用戶可以輕松訪問Ansys Optics Launcher啟動器，這是一個通過Windows開始菜單提供的獨立應用程序，需要Ansys帳戶和Ansys許可證管理器才能啟動，Ansys Optics Launcher 提供了對 Ansys Optics 網站提供的應用案例直接訪問，其中包括近100個仿真項目文件，幫助設計師和工程師對不同軟件功能學習，從光子集成電路到雜散光分析，示例可以按關鍵字、應用或行業搜索，可以輕松地單擊以閱讀有關特定項目的更多信息，并運行模擬所需的工具。
Ansys Optics Launcher是一個具有交互界面的直觀應用程序，提供使用任何光學和光子學模擬工具啟動項目的選項，通過單擊求解器選項卡，可以啟動計算機上安裝的光學應用程序，將所有光學模擬工具放在一個界面，可以將更多時間花在設計上，減少搜索工具或文件的時間。Recent項目選項卡，可讓在幾秒鐘內訪問之前的項目文件，涉及多個程序的復雜多物理工作流時，這尤其方便。
可以在Ansys Speos, Ansys Lumerical和Ansys Zemax OpticStudio中免費試用Ansys Optics Launcher。
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光子模擬的最新內容
，模擬光子集成電路，創建和實現版圖，并使用專業的Synopsys 工具進行電光協同仿真，最大限度地減少使用多工具的開銷。
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時間：4月28日（星期二），16:00-17:00
內容簡介：
本次 webinar 將會介紹 Lumerical 與 Synopsys OptoCompiler? 的無縫集成，以應對光子集成電路設計中的復雜挑戰，通過我們集成的功能和工作流程，工程師可以無縫設計單個光子元件，模擬光子集成電路，創建和實現版圖，并使用專業的 Synopsys 工具進行電光協同仿真
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4/28 | Synopsys-Ansys硅光芯片全新仿真方案解析
講師簡介：
周錚 | Ansys光學應用技術主管
主題簡介：本次直播將會介紹 Lumerical 與 Synopsys OptoCompiler? 的無縫集成，以應對光子集成電路設計中的復雜挑戰，通過我們集成的功能和工作流程，工程師可以無縫設計單個光子元件，模擬光子集成電路，創建和實現版圖
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4/28 | Synopsys-Ansys硅光芯片全新仿真方案解析
主題簡介：本次直播將會介紹 Lumerical 與 Synopsys OptoCompiler? 的無縫集成，以應對光子集成電路設計中的復雜挑戰，通過我們集成的功能和工作流程，工程師可以無縫設計單個光子元件，模擬光子集成電路，創建和實現版圖，并使用專業的Synopsys 工具進行電光協同仿真
，模擬光子集成電路，創建和實現版圖，并使用專業的Synopsys 工具進行電光協同仿真，最大限度地減少使用多工具的開銷。
根據工藝仿真結果進行光子模擬
光子和光電子器件仿真需要特定輸入來定義模型的結構、材料和邊界條件。Ansys Lumerical 軟件提供完整的 3D 設計環境和全面的材料庫，專為光子器件設計和仿真而構建，可直接創建參數化器件模型。利用內置的互操作技術，自動導入Silvaco Victory Process 的工藝仿真結果可無縫處理三個關鍵步驟：結構提取、材料分配和摻雜分布定義。
在眾多結構中，馬赫-曾德爾調制器（MZM）憑借其在推挽結構中實現線性振幅調制與無頻移數據編碼的卓越能力，已成為光通信、模擬光子學及光子計算領域廣泛應用的核心器件。
過去數十年間，隨著制造技術與應用場景的快速發展，MZM已在多種材料平臺上實現。體鈮酸鋰（LN）MZM作為商用長途光纖通信系統中電光調制器的主流選擇，其優勢源于Pockels效應賦予的固有線性電光特性、高光學透過率及長期可靠性。
b)一維拓撲光子晶體的模擬能帶圖，顯示最低（黑色）和次低（紅色）能帶。插圖展示了能帶邊緣的交換模式分布，表明當翻轉晶格時，在光子帶隙（淡紫色區域）出現了能帶反轉。c)次低能帶和d)最低能帶的群折射率與波長隨D1和D2變化的色散關系。e)電光速度匹配的慢光MZMs調制器示意圖。黑色虛線框插圖：慢光波導和分段慢波電極的放大圖像。
他們真正需要的，是模擬從光子穿過復雜鏡頭組，到CMOS傳感器輸出原始電信號的全過程。
1、畸變原理與參數化建模
現代車載廣角／魚眼鏡頭的非線性失真很難靠針孔模型捕捉。這種畸變始于鏡片的設計：曲率、鏡間距離、材料折射率、涂層結構等都會造成光線偏折與映射失真。
根據工藝仿真結果進行光子模擬
光子和光電子器件仿真需要特定輸入來定義模型的結構、材料和邊界條件。Ansys Lumerical 軟件提供完整的 3D 設計環境和全面的材料庫，專為光子器件設計和仿真而構建，可直接創建參數化器件模型。利用內置的互操作技術，自動導入Silvaco Victory Process 的工藝仿真結果可無縫處理三個關鍵步驟：結構提取、材料分配和摻雜分布定義。
