ANSYS Lumerical 2024 R1

ANSYS Lumerical 2024 R1是专门为研究人员和工程师们提供的一款高性能光子模拟软体，内置功能强大的光子系统仿真解决方案，可用于光子器件、电路和系统设计的模拟环境，因此可很好的应用在光子科学和材料加工的先进领域中，如AR/VR、数位成像、太阳能和量子计算等。该软件内置Lumerical CHARGE、DGTD、FDTD、FEEM、HEAT、INTERCONNECT等多个强大的组件，十分全面，从而更好的为用户们提供强大的CMOS图像传感器、光伏发电、光子逆设计、雷射、超材料、等离子等各种功能。

另外，与上个版本相比，此次版本提供了强大的功能，可加快仿真时间、提高仿真精度并扩展与其他 Ansys 产品的互操作性.光学软件之间的互操作可提高效率，新的lumerical可将多入射角和振幅数据与偏振和相位数据一起存储在一个快速、内存效率高的映射文件中，新的用户界面提高了Speos实时预览的舒适度和直观体验，以创新和改进其解决方案来满足客户的未来需求，为所有行业领域提供强大的仿真技术，并致力于带给用户更好的使用体验。

Lumerical组件介绍

1、Lumerical DEVICE version

DEVICE是设计、分析和优化半导体光电子器件的超强半导体TCAD 器件仿真软件，DEVICE应用工业界验证的漂移扩散方程对半导体中载流子进行静态和瞬态建模。使用高级的有限元网格生成算法，DEVICE软件能够有效地处理任意几何形状，可以精确地仿真创新的集成光电子设计。Lumerical 的DEVICE 软件能够有效地处理任意几何形状，因而允许产品工程师和研究科学家将精力集中于创新集成光电子设计理念，同时又对模拟结果的准确性具有信心。DEVICE 为用户提供了一套完整的工具来设计和评估硅器件的性能，包括集总的过程模拟、全面的物理材料模型、稳健的数值算法，再加上Lumerical直观的人机交互界面和强大的文本程式，使得在无缝集成、高产出的环境下快速、准确地研发前沿光电子器件成为可能。

2、Lumerical FDTD Solutions version

FDTD Solutions 是一款三维麦克斯韦方程求解软件，可以分析紫外、可见、红外至太赫兹和微波频率段电磁波与具有亚波长典型尺寸复杂结构的相互作用。FDTD Solutions：基于矢量3维麦克斯维方程求解，采用时域有限差分FDTD法将空间网格化，时间上一步步计算，从时间域信号中获得宽波段的稳态连续波结果，独有的材料模型可以在宽波段内精确描述材料的色散特性，内嵌高速、高性能计算引擎，能一次计算获得宽波段多波长结果，能模拟任意3维形状，提供精确的色散材料模型。

3、Lumerical INTERCONNECT version

IINTERCONNECT 是一款集成光子线路设计软件，利用其树形分布的示意符号可以简便、可靠地设计、仿真和分析复杂和大型光子集成线路。Interconnect是一个光-电和光子集成线路(PIC)设计软件包，可以用于设计、模拟仿真和分析包含马赫-曾德尔调制器、耦合环形谐振腔和阵列波导光栅等在内的集成光路、硅基光子学器件和光互联系统，它同时含有时域和频域仿真器. 时域仿真是通过数据流系统仿真器进行的，因此比传统的时间离散或时间驱动的模拟器更具灵活性。模拟器调度scheduler计算每个原件以生成时域波形样本，并将它们双向传播。两个非常靠近的组件之间的耦合可以允许模拟光学谐振器的分析。频域仿真是利用散射数据来计算线路的整体响应，它是通过求解一个稀疏矩阵-即表示线路连接的散射矩阵来计算的，其中每个散射矩阵代表一个独立元件的频率响应。

4、Lumerical MODE Solutions version

MODE Solutions 拥有特征模式计算以及长距离光场传播的各种仿真方法，是一款设计、分析、优化波导结构的理想工具。特征模式计算引擎可以计算任意形状波导中导模的物理特性； 其2.5D varFDTD 可以快速高精度地仿真SOI楔形波导和环形谐振腔等；而特征模式展开法 eigenmode expansion (EME) solver 是仿真长传播距离波导器件，例如模斑尺寸转换器、楔形波导和布拉格光栅等器件的理想方法。

软件特点

1、CMOS图像传感器

手势传感器，机器视觉和3D成像对成像应用的兴趣日益浓厚，导致对高性能CMOS图像传感器架构进行了深入研究

2、衍射光学和金属感

衍射光学元件（DOE）和超颖表面正在探索中，以用于平面成像应用，包括增强现实和生物医学设备

3、集成光子元件和电路

光子集成电路为从数据中心通信到环境和生物传感以及量子计算的各种应用提供了广阔的前景

4、LED/有机发光二极管

为了提供更明亮，更高效的光源，研究人员正在探索如何在发光二极管（LED）和有机发光二极管（OLED）结构中使用纳米光子学

5、超材料与等离子

下一代光子设备和传感器中的等离激元和工程光子材料（例如超材料）存在许多高影响力的机会

6、光伏发电

为了提高效率并降低材料成本，研究越来越集中在新的太阳能电池设计概念上

7、光子逆设计

给定所需的目标性能，可采用计算方法来找到最佳的设备几何形状

8、雷射

将物理仿真的精度与光子集成电路仿真的性能和规模相结合