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光子晶體在制作過程中難免會出現結構的不理想以及缺陷，這種情況被叫做結構無序，結構無序主要有空氣孔大小無序、位置無序和旋度無序三種情況。在這里，我們采用FDTD solutions軟件研究在單光子源入射的情況下，五邊形光子晶體波導的光傳輸特性隨無序程度變化的情況，進而得出無序效應對二維光子晶體光傳輸特性的影響，證明6%無序度的五邊形氣孔的六邊形光子晶體波導具有引人注目的光傳輸性質。

01 說明FDE求解器可用于精確計算任意復雜結構的模式，包括光子晶體布拉格光纖。在此示例中，我們計算并分析了Vienne和Uranus描述的光子晶體布拉格光纖的模式。 02 綜述模擬文件bragg_PCfiber.lms包含一個參數化組對象，可以進行結構建模。

Rsoft是專門做光子晶體光纖仿真軟件，可以通過utility里面的Arrary Layout 來創建三維光子晶體光纖。建立三維模型時在Dimens中選擇選擇2Dxy。選擇BeamPROP模塊的波束包絡法對三芯光子晶體光纖進行仿真，圖1為仿真模型，背景為熔融二氧化硅材料，紅色柱體為氣孔，黃色柱體為纖芯。中間纖芯為定為纖芯1，左邊纖芯定為纖芯2，右邊纖芯定為纖芯3。

01 說明FDE求解器可用于精確計算任意復雜結構的模式，包括光子晶體布拉格光纖。在此示例中，我們計算并分析了Vienne和Uranus描述的光子晶體布拉格光纖的模式。02 綜述模擬文件bragg_PCfiber.lms包含一個參數化組對象，可以進行結構建模。最初，在x-min和y-min處使用反對稱邊界條件以及在x-max和y-max處使用金屬邊界條件設置模擬。

Ansys Lumerical FDTD的主要應用　　CMOS圖像傳感器　　OLED和液晶顯示　　表面計量　　表面等離激元　　石墨烯器件　　太陽能電池　　集成光子器件　　超材料、超表面　　衍射光學和光子晶體　　Ansys光學軟件產品推薦　　ZEMAX　　Ansys Zemax是一套綜合性的光學設計軟件，它提供先進的、且符合工業標準的分析、優化、公差分析功能

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Lumerical是目前市場上專業的模擬光學仿真和硅基光電子設計軟件，提供了強大的設計環境，能夠為光子設計師提供具有創造性，高精確度和成本效益的設計解決方案，幫助設計師開發下一代微納尺度光子技術。本在線直播培訓課程將從各個論文中的案例出發，針對FDTD和MODE兩套仿真軟件作深入淺出的介紹，并從腳本和可視化界面對結構進行建模和仿真演示，完成對軟件的操作、分析及設計流程。

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作為線路級仿真工具，可對整個光子集成電路系統進行時域及頻域分析。

主要集中在光子學多物理場求解器增強，FDTD GPU 加速支持，超透鏡流程優化，鈮酸鋰調制器支持，光子集成電路仿真能力增強， GUI增強和云計算支持等。 光子學核心技術 1、RCWA 功能增強?新增 RCWA求解器下的電磁場監視器，用于更多類似超透鏡的仿真驗證需求。?支持非正交結構單元的仿真求解，可以實現更復雜光柵結構的快速仿真。

與 STACK 求解器不同，RCWA 求解器適用于具有層幾何形狀周期性變化的結構，例如光子晶體和衍射光柵。由于仿真時間通常遠短于 FDTD，RCWA 求解器是分析這類周期性結構的理想工具。RCWA 方法原理RCWA 方法是一種用于求解多層結構中麥克斯韋方程的半解析技術。在該方法中，結構沿傳播方向被劃分為一系列均勻的層。

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2.2FDTD仿真方法與結構設計研究采用3D時域有限差分（FDTD）電磁仿真技術（Ansys Lumerical FDTD模擬套件）作為主要研究工具，該方法能夠精確求解麥克斯韋方程組，捕捉亞波長尺度的電磁場分布，特別適合處理多層薄膜結構中的光干涉和外耦合效率。

CML Compiler目標受眾：光電系統設計師、光子集成電路設計師、器件設計師Sentaurus TCAD-Lumerical FDTD工作流功能描述：將TCAD中的精確結構導入Lumerical FDTD，運行光學仿真，隨后將FDTD結果導出至SDevice，用于CMOS圖像傳感器設計。

圖4 Floquet周期邊界條件的賦予仿真中，傳播波的波矢k作為Floquet邊界條件，掃描k的范圍由光子晶體的倒易晶格矢量確定，而這些矢量由晶格基矢確定。二維光子晶體有兩個晶格基矢，即a1和a2，使用圖3關系式根據a1和a2可以計算倒易晶格矢量b1和b2, 其中假定 a3 是單位矢量ez。實際模型設置如圖4所示，原胞的兩對邊界都需要賦予Floquet周期邊界條件。

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