有限差分时域仿真设计软件 OptiFDTD


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OptiFDTD是用于设计、分析和测试最新无源和非线性光子器件里光波的传播、散射、反射、衍射、偏振和非线性现象的一款仿真软件。OptiFDTD的核心程序是基于时域有限差分算法(FDTD),具有二阶数值精度和最先进的边界条件-单轴完美匹配层(UPML)边界条件。该算法使用全矢量麦克斯韦微分方程对电场和磁场在时域和空间域内进行求解,适用于任意形状的几何模型同时对器件的材料特性不需要有任何限制。

OptiFDTD可以显著提高设计工程师的工作效率,缩短产品推向市场的周期。和其他Optiwave光子自动设计软件的协同仿真,将更有益于投资回报。

 

应用

l  电介质和金属光栅

l  CMOS传感器的设计

l  VCSEL激光器无源设计

l  光子晶体

l  集成光路

l  光滤波器和谐振器

l  太阳能电池

l  LEDOLED无源设计

l  纳米平版印刷

l  表面等离子体共振

l  纳米粒子模拟

l  衍射微光学元件

l  生物组织散射模拟



关键特点


集成仿真环境

OptiFDTD 拥有一个完整的且使用方便的3D图形用户界面,以此可进行复杂器件的设计、仿真和分析。来自第三方CAD软件所提供的广泛使用的DXFGDSII的格式可以方便地导入和导出OptiFDTD。OptiFDTDOptiBPM可以很容易地进行协同仿真,从而扩大被仿真对象的规模。


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强大的自动化和参数扫描

OptiFDTD设计和仿真拥有功能强大的Visual Basic脚本语言,实现完全自动化。该语言易于学习,并提供标准的编程结构,如对象、循环和测试。参数扫描提供了一个易于使用的图形界面用于参数仿真,其中在每一次迭代中一个或两个参数发生变化。OptiFDTD的后处理工具可以利用自动化功能,帮助用户优化设计。

 

针对于光子晶体的平面波展开频带求解器

完全集成的二维PWE频带求解器和光子晶体编辑器可以帮助用户进行任何类型的光子晶体问题(1D、2D、3D)的设计和仿真。PWE频带求解器可以扫描第一布里渊区的k空间并找到晶体结构的本征频率。带隙将会自动绘制成能带图。

 

并行处理性能

OptiFDTD使用64位操作系统和处理器。OptiFDTD能够在使用共享内存的单机上高效运行多核和多处理器,提供最佳性能和最低内存占用(相比于诸如MPI的分布式存储架构)。对于需要大量内存的超规模仿真,用户可以使用我们的Linux的3D仿真引擎,该引擎经专门设计可利用Linux计算机集群。

 

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先进的仿真后处理工具

OptiFDTD提供先进的模拟分析工具。OptiFDTD分析仪可以让用户观察由探测器记录的任何场成分的时域和频域(使用DFT变换)振幅,相位。所有的场数据可以输出用于诸如MATLAB™Origin™等第三方软件工具用于进一步数据处理。

时域场的演变也可以以影像(avi格式)的形式记录下来进行可视化。功率分布、坡印廷矢量、重叠积分、热吸收计算和远场计算可以使用OptiFDTD分析仪和OptiFDTD工具箱完成。

 

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特点概要


光源:

l  使用OptiMode算出的波导模输入

l  高斯光束输入

l  平面波输入

l  点光源(偶极子)输入

l  单波长(CW)光源

l  脉冲光源

l  线偏振或圆偏振光

l  多个光源同时输入


材料:

l  电解质(无损和有损)材料

l  折射率(n,k)直接输入或用于玻璃的泽尔迈尔模型

l  各向同性或各向异性介质

l  色散模型(洛仑兹,德鲁德和洛仑兹-德鲁德模型

l  非线性介质(二阶,三阶,克尔和拉曼),只适用于2D仿真

l  理想导体

l  扩展的材料库


边界条件:

l  单轴理想匹配层UPML

l  理想电导体PEC

l  理性磁导体PMC

l  周期性边界条件PBC


几何设计:

带梯形功能的直和斜波导;

带梯形功能的环、弧、圆、椭圆波导

带梯形功能的抛物线和指数波导

可以对3D形状进行任意切割

光子晶格编辑器

IGES CAD模型(由第三方CAD专门设计软件建模)

导出掩膜版用于光刻

 

模拟器:

2D TMTE3D模拟,

非均匀网格能力

用于光子晶体的PWE频带求解器

完全64bit模拟,多线程引擎

集群计算:Linux集群上的混合多线程/MPI引擎

 

探测器和后处理:

点检测器(时域和频域)

线和面积探测器(DFT,频域)

模式分析

坡印廷矢量分析

极化功率分析

远场变换

场导出为文本,图像或视频