OmniSim 全方位光子模擬
Photon Design官網: www.photond.com/products/omnisim.htm
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●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 |
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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。 |
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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 |
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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 |
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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 |
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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。 |
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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。 |
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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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