光子模擬的案例
基于Lumerical的光子晶體諧振腔濾波器仿真模擬
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。
最后，有需要歡迎通過微信公眾號聯系我們。
基于comsol模擬的短程有序的非晶光子晶體能帶
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 業界領先的光子學仿真工具 | 《Ansys Lumerical產品解決方案》現已開放領取
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 6/24 Ansys Lumerical光子集成電路PIC 有源器件的設計與仿真
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。
Ansys Optics Launcher 提升客戶體驗
（聯系我們了解更詳細信息）
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。
探索更多Ansys Optics
如果你是一個常規用戶的Ansys光學產品，但不熟悉另一個，可以閱讀軟件描述或申請30天試用許可來評估Speos、Lumerical或OpticStudio。
Speos精確預測照明和光學系統的性能，具有直觀和全面的用戶界面。
展開 【今日16:00直播】Synopsys-Ansys硅光芯片全新仿真方案解析
今日16:00，Ansys官方『Synopsys-Ansys硅光芯片全新仿真方案解析』研討會將介紹 Lumerical 與 Synopsys OptoCompiler? 的光子集成電路設計集成方案。感興趣的下滑預約學習??
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，最大限度地減少使用多工具的開銷。
講師：
蘇東榆 | 新思科技 資深光子技術解決方案工程師
蘇東榆，2010 年與 2012 年分別取得國立臺灣大學物理學系學士與碩士學位。在光學、光子學、集成電路與光通訊領域擁有超過十年的行業經驗，專注于光子集成電路（Photonic Integrated Circuits, PICs）的組件層級設計與優化、電路層級仿真、版圖實作以及實體驗證，并成功協助客戶于多種代工廠完成數百次 PIC tape-out。
周錚 | Ansys 光學應用技術主管
周錚，華中科技大學和巴黎十一大光電信息工程碩士，于2019年加入Ansys中國，現為Ansys光學應用工程師，主要負責Ansys Lumerical的技術支持和相關業務開發。
形式：線上
費用：免費
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(web: https://s.jishulink.com/I1Ev2g)
- -THE END- -
技術鄰簡介：
技術鄰，是一家深耕工科制造業領域逾二十年的專業技術平臺。
展開 Ansys Lumerical光子學仿真工具介紹
Ansys Lumerical DGTD
Ansys Lumerical DGTD ，使用基于不連續 Galerkin 時域方法的有限元麥克斯韋求解器來解決最具挑戰性的納米光子模擬。DGTD在專為多物理場仿真工作流程設計環境中提供卓越的性能，不受幾何復雜性的影響。
Ansys Lumerical FEEM
Ansys Lumerical FEEM 使用基于本征模方法的有限元麥克斯韋求解器提供卓越的精度和性能。材料自適應有限元網格和高階多項式函數的使用使 FEEM 非常適合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。
Ansys Lumerical MOW
利用仿真原子厚度半導體層中的量子力學特性，您可以準確得到能帶結構、增益、以及多量子阱結構的自發輻射特性。MQW 與Lumerical CHARGE、MODE、INTERCONNECT 整合可用來設計激光器、半導體光放大器、電吸收調制器以及其它增益材料驅動的有源器件。
Ansys Lumerical INTERCONNECT
INTERCONNECT 是 Ansys Lumerical的光子集成電路仿真器，可驗證多模、雙向和多通道PIC。
展開 Ansys 4月直播 | 應用系列開啟，9大主題網絡研討會一覽
該模型采用機器學習方法模擬光學器件的非線性行為，使光學模塊能夠更好地在標準 SerDes 分析工具中建模并進行精確的信號完整性分析和高速仿真。
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4/23 | 逆變器正向設計——基于特征化仿真
主題簡介：本場直播將通過以下內容介紹逆變器正向設計：
1. 逆變器EMC正向設計落地，實現一版成功、降本增效；
2. 通過多維度解耦（流程解耦、功能解耦、狀態解耦、電磁解耦），從復雜EMC系統中提取簡單、高效且可落地的模型，從而快速定位逆變器設計缺陷，使仿真時間從1個月縮減為1天；
3. 研發過程中嵌入仿真流程，實現仿真驅動設計。落地改進方案，提升研發能力，優化研發流程。
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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，最大限度地減少使用多工具的開銷。
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4/29 | Ansys SPH產品功能更新及仿真應用
主題簡介：SPH（光滑粒子流體動力學）是一種拉格朗日無網格方法，Ansys SPH產品由于沒有網格約束的限制，在許多模擬場景中更加靈活，尤其擅長模擬復雜自由液面情景（如飛濺和噴淋）以及涉及運動物體的應用場景。2026 R1版本加強了SPH求解器，并且針對粒子自適應加密、GPU加速、入口邊界條件、粘性力模型等多項功能進行了更新，此外，新版本在多物理場耦合及計算性能方面也實現了顯著提升。
展開 Ansys成像鏡頭模組設計與仿真解決方案
Ansys光子學產品集合
Ansys Lumerical 軟件、求解算法和互操作性功能夠無縫結合，使您能夠模擬最具挑戰性的光子學問題，包括光學系統的相互作用、電氣和熱效應等。各 Lumerical 套件之間的靈活互操作性支持多種工作流程，將設備多物理和系統級光子電路模擬與第三方設計自動化和生產力工具相結合。
Zemax光學設計產品集合
Zemax 光學產品集合能夠準確地模擬系統的光學性能，并評估最終的成像、照明效果。通過預測和驗證系統和材料變化對系統性能和感官影響 - 所有這些都是在真實條件下進行的。利用 Zemax 光學設計工具，您可以在產品預加工之前將其系統性能可視化，以提供最終的客戶效果體驗。
Ansys光學–協同工作流程
成像鏡頭模組設計與仿真當前挑戰
1. 相機全鏈路級設計和仿真解決方案，包括鏡頭、傳感器、后處理和場景效果模擬
2. 場景雜散光模擬解決方案
3.
展開 4月直播 | 應用系列即將開啟，9大主題網絡研討會一覽
source=jishulink" rel="noopener noreferrer" target="_blank"><strong>點擊立即報名</strong></a></p><div contenteditable="false" width="100%">
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</div><p class="ql-align-center"><strong>4/28 | Synopsys-Ansys硅光芯片全新仿真方案解析</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/1b34834bf12446ff8187daf4313fb2f6"></p><p><strong>主題簡介：</strong>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，最大限度地減少使用多工具的開銷。</p><p><a href="https://v.ansys.com.cn/live/425cXt6O?
展開 新興行業 | 9場應用類仿真專題直播，聚焦前沿技術融合
該模型采用機器學習方法模擬光學器件的非線性行為，使光學模塊能夠更好地在標準 SerDes 分析工具中建模并進行精確的信號完整性分析和高速仿真。
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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，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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5/8 | optiSLang AI+及應用案例更新
講師簡介：
傅金泉 | Ansys首席應用工程師
主題簡介：1. AI/ML在設計優化中的應用；2. 使用AI/ML進行仿真預測。
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6/10 | 機器人中的機電系統仿真
講師簡介：
楊利輝 | Ansys主任應用工程師
主題簡介：整個機器人產業主要由工業機器人、自動導引車輛和自主移動機器人組成，機電系統是機器人的硬件和動力基礎，對機器人的性能、成本和穩定性起著決定性作用。采用Ansys仿真平臺，能夠對機器人用的電機、電機控制器、PCB板、電源、電池等，進行電磁性能、電磁兼容性能、溫度性能、結構穩定性等多物理場的仿真分析和優化，協助用戶設計出性價比高、性能穩定的機器人。
展開 
Ansys Lumerical | 光子集成電路光電元件設計
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。
結構提取從有限元仿真網格中創建 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）是具有挑戰性的：鑲嵌體可能有 10-100k 個面或更多，超出了大多數幾何核的容量。Ansys Lumerical 的互操作工具會自動識別子域表面并簡化提取的結構，以便它可以在 3D CAD 環境中使用，同時保留網格所代表的底層結構形狀。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 設計環境，同時保持進一步調整和修改模擬結構的靈活性，如圖 6 所示。
圖 6. 從工藝仿真中提取的結構創建實體對象并分指定了相關的材料，適合在 3D CAD 環境中進一步處理。
除了結構提取之外，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重要。從工藝仿真輸出中提取結構時，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 設計環境中的幾何結構相關聯，并且這些材料定義將包含物理光電仿真所需的參數。
最后，工藝仿真包含摻雜劑種類和雜質密度空間分布的信息。這些是仿真器件光電響應的重要輸入，保持數據的準確性對于獲得準確的結果至關重要。
展開 Lumerical光子集成電路光電元件設計
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。
結構提取從有限元仿真網格中創建 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）是具有挑戰性的：鑲嵌體可能有 10-100k 個面或更多，超出了大多數幾何核的容量。Ansys Lumerical 的互操作工具會自動識別子域表面并簡化提取的結構，以便它可以在 3D CAD 環境中使用，同時保留網格所代表的底層結構形狀。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 設計環境，同時保持進一步調整和修改模擬結構的靈活性，如圖 6 所示。
圖 6. 從工藝仿真中提取的結構創建實體對象并分指定了相關的材料，適合在 3D CAD 環境中進一步處理。
除了結構提取之外，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重要。從工藝仿真輸出中提取結構時，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 設計環境中的幾何結構相關聯，并且這些材料定義將包含物理光電仿真所需的參數。
最后，工藝仿真包含摻雜劑種類和雜質密度空間分布的信息。這些是仿真器件光電響應的重要輸入，保持數據的準確性對于獲得準確的結果至關重要。
展開 Ansys Lumerical | 光纖布拉格光柵溫度傳感器的仿真模擬
使用腳本添加 FDE求解器，并在室溫下為光柵中的兩個不同位置（高折射率區域和低折射率區域）運行模擬。有效折射率的平均值用于表示光柵的總折射率，并用于估計所需的光柵周期。本例中所考慮的基模的場分布如下所示。正如預期的那樣，該模式被很好地限制在光纖的核心區域。
步驟2:EME-計算光柵的溫度相關透射/反射響應
我們分析了光柵在多個周期內的透射/反射值，模擬區域中只包括光柵的單個周期，但通過使用“周期性”和“波長掃描”特征可以獲得長光柵的寬帶響應。然后，我們掃描溫度，并將傳輸/反射響應導出為S參數，S參數可用于隨后的電路模擬。
布拉格波長與溫度的關系如圖顯示，相對于室溫下的值，其在1.000攝氏度時偏移15.6納米。
還可以得到光柵在給定溫度范圍內的靈敏度。靈敏度定義如下：
考慮到參考文獻中缺乏有關材料的信息，模擬的靈敏度（9.4 pm/℃）與公布的結果(7.2 pm/℃)存在差異。這種差異可能主要來自材料參數的差異，而參考文獻中并未完全提供這些參數。
該腳本還提取與溫度相關的S參數，并將其保存為S參數文件格式（fbg_S_param_T.dat），以便在下一步進行 interconnect 電路模擬。
步驟3：INTERCONNECT-光子電路模擬
使用光學時間調制 S 參數元件將與溫度相關的S參數導入 INTERCONNECT，用于模擬 FBG 溫度傳感器。我們掃描溫度并測量傳感器在不同溫度下的反射光譜。當需要附加 PIC 元件對 FBG 的整體性能的影響時，該電路模型仿真是有用的。
FBG 溫度的電路模擬需要三個要素：
1、光網絡分析儀（ONA），既可作為光源又可作為檢測器。
展開 RSoft.v8.0(Beamprop,Fullwave,BandSOLVE、GratingMOD、DiffractMOD、FemSIM)
做為RSoft光子元件模擬軟體的自動優化模組，MOST可簡化參數掃描與優化的定義、計算及分析。掃描與優化的定義、計算及分析
