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OmniSim  全方位光子模擬

Photon Design官網: www.photond.com/products/omnisim.htm

●2D和3D的FDTD引擎

●高速FEFD引擎

●32位和64位不同版本

●真正的SMP,用於多核電腦快速計算FDTD

●FDTD集群,用於Windows和Linux系統

●帶有載波速率方程的有源FDTD版本

●全面、靈活的使用者友好介面

●輸出GDS-II格式檔

●Drude、Lorentz、Debye等材料色散模型,可以精確用於金屬

●負折射率材料,用於色散滲透模型

●FDTD傅裡葉分析輸出:每次運算都會生出光譜回應

●使用Kallistons自動優化

●約束系統

●腳本自動控制

 

 

 

什麼是OmniSim

OmniSim 用於全方位3D光子設備的設計和模擬,它包含一個最新的設計

編輯器,具有基於機械CAD軟體的許多特點。它包括了3D-FDTD 和有限元在內的引擎。

到現在為止,大部分的光子設計工具限制在笛卡兒方向的結果輸出,比如指定和模擬任意角度的波導錐體是很困難的。OmniSim 排除了這些障礙,可以輸出任意結構。

佈局編輯器

●模型可以自由旋轉

●分層架構:定義元件並為其他設計提供參考,對於任意的深度

●確定參數:定義結構尺寸

●初始工具庫,用於定義波導、錐形、彎曲、s彎曲等等

●Mask功能表輸出GDS-II,使用層次(GDS-II單元)減少檔的大小

●限制系統,通過聯接元件來建立更複雜結構

●設備層編輯器,快速定義軸向生長結構

●多級撤銷/再撤銷

●支援蝕刻和再生處理

●腳本系統,允許建立程式化結構,自動建立非常複雜的結構

●3D物體模型,像立方體、橢圓體、圓柱體

頻域有限元引擎(FEFD

OmniSim中的FEFD引擎是最新的2D麥克斯韋求解器,用於任意光子結構的EM場傳播。目前的FDTD只計算綜合性問題,要想得到準確和快速的結果只能通過頻域的方法來得到。

FEFD引擎的計算速度很快,特別在計算2D結構甚至更複雜結構時,比其他工具都要快。

特點:

●基於全新高效的數值方法

●快速的計算速度

●支援多CPU處理●高Δn計算能力

●與FDTD引擎的結合

●激勵源和探測器多元化

●基於可變系統的參數掃描

●其速度和低數位雜訊,使得自動優化非常理想

時域有限差分引擎(FDTD)

特點

●集成於OmniSim框架

●支援2D和3D的模擬

●快速的優化引擎

●支援多CPU處理

●支援Windows和Linux集群處理

●特有的子網格工具,根據需要剖分網格,特別適用於等離子體模擬

●有源FDTD(可選模組)

●支援64位元作業系統

●特殊的技術,減少記憶體的使用

●多光源選擇:平面波、高斯光束、偶極子、波導模式,以及CW、脈衝或者用戶自訂時間包絡和Lorentz模型

●各向異性的材料、磁導率、非線性

●批次處理和參數掃描

●視頻記錄

●結合FIMMWAVE中全向量模式求解器計算模式剖面

●PML,金屬,磁性的或週期邊界

●材料資料庫,包括損耗、材料色散、金屬等;色散光譜適用於Drude, Debye 

探測器

點擊和拖動任意需要的探測器來測量場、強度和相對於時間、波長或空間的功率通量:

●FFT計算,生成輸出、傳輸和反射光譜

●在波導模式下,監視器功率的重積分

●定向通量監視器,計算通過某個探測器的前向和後向通量

●垂直和水準探測器

●盒狀探測器,計算模式容量,監視所給容量內的能量

監視器

這個程式提供許多運行監視器。通過這些監看視窗,可以快速看到類比系統是否在做你所希望的事情。

●橫截面監視器可以監視任意橫截面的場的變化(如右圖)。

 

●FDTD精確診斷,監視FDTD計算的精確度。

 

KALLISTOS – 自動最優化(可選項)

Kallistos 模組在OmniSim設計組中增加了強大的自動優化功能。它會節省幾小時的設計階段,而且會得到通過手工反復試驗也無法得到的好的設計。可以選擇3或4個參數來尋找全域最優化,或者選擇10個或者更多的參數來尋找局部最優化。

 

這個模組提供了許多最優化的運算方法,可以從局部和全域來選擇,也允許自訂設計目標(目標方程),包括使用多波長的最優化來進行寬波帶的設計。

這是一個視覺化和互動式工具,可以傳遞大量的資料,這樣可以更直觀的查看設計進程。

運行平臺

PC: XP/Vista/Win7, 2G RAM, Core2Duo 1GHz或更好的。

樹狀圖

Kallistos中監視介面的一種,用於顯示多維問題的全域優化進程。最大的分支對應著潛在的好的設計,只要點擊這些分支就會看到對應的設計。

設計案例――納米線T型連接器

對於OmniSim設計系統,光子無源器件的設計,提供給設計者一個設計過程,和其他工具有相同的功能和速度。和一般的設計過程相比,將會縮短設計階段,根據需要從幾周縮短到幾天或幾小時。

在OmniSim編輯器中,先創建圖形結構,再確定參數,然後使用快速的2D頻域引擎和Kallistos(自動優化)來優化2D結構。多波長的優化會確保適當的頻寬,這樣裝置不會對特定的參數十分敏感。也可以用不同的參數重新優化。

 

一旦最終的2D設計滿意要求,系統就會轉到3D FDTD。雖然它的計算會比2D頻域慢,但此時只需要細微的調整,最後的優化會使用快速的局部優化方法。

 

上圖所示,納米線T型連接器的優化。這個結構有三個臨界的參數,設計的目標是確保在每一個分支中盡可能的接近輸入光線的50%。初始結構有一個近似20%/arm的傳輸率。使用Kallistos的全域優化來優化這三個參數。左數第三個圖,顯示的是Kallistos進程樹,在經過20分鐘200次的反復計算後,得到傳輸率大於40%/arm的裝置(見上圖右)。

 

轉換到3D-FDTD,使用局部優化進行驗證和微調。在工作波長1.55um處,3D裝置有近似40%/arm傳輸率。上圖所示輸出光譜圖,顯示其頻寬性能。

 

 

 

 

 

 

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

 

 


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