ANSYS Lumerical 2020

Lumerical 2020是一款業(yè)界領先光子模擬軟件，由知名軟件廠商ANSYS公司發(fā)布。該軟件主要提供強大的光子系統(tǒng)仿真解決方案，可以對光子學產(chǎn)品進行多功能、精確、高性能的方針設計操作，求解三維矢量的麥克斯方程要求方面比較的嚴格，讓計算的結(jié)果更加的準確。除此之外，這款軟件基于INTERCONNECT設計環(huán)境中的行波激光模型，采用Lumerical設計的設備可解決電子，光學和熱效應，內(nèi)置了比較強大實用的多系數(shù)材料模型，讓準確描述色散材料的性質(zhì)得到理想的設計解決，還為納米器件設計的結(jié)果難題進行解決，是一款非常強大的學術(shù)尖端、工業(yè)界產(chǎn)品開發(fā)的設計工具。
與之前版本相比，新版本的Lumerical 2020提供的許多新功能，包括InP / InGaAsP和GaAs / InGaAs技術(shù)的增益建模、用于DFB模型的復雜光柵結(jié)構(gòu)、通過熱傳輸進行表征，具有自熱效應等等，提供更好的線程支持和性能改進，致力于帶給用戶更好的工作流程。另外，軟件還擁有新的“安全模式”為用戶提供了針對惡意腳本的增強安全性，安全模式默認情況下處于打開狀態(tài)，可防止攻擊者訪問或修改系統(tǒng)文件，是光子仿真模擬的必備神器。

Lumerical 2020安裝教程

1、下載解壓，得到Lumerical 2020源文件和補丁；

2、運行Lumerical_data.msi開始安裝軟件；

3、同意并且接受條款，然后繼續(xù)安裝；

4、選擇軟件安裝路徑，默認即可；

5、等待安裝完成，然后點擊finish退出引導；

6、將補丁中的文件全部復制到軟件目錄下；
默認路徑：C:\Program Files

7、新建系統(tǒng)變量， ANSYSLIC_DIR=指向\ Shared Files \ Licensing
默認情況下：C:\Program Files\ANSYS Inc\Shared Files\Licensing ）
ANSYSLMD_LICENSE_FILE= 指向\Shared Files\Licensing\license_files\ansyslmd.lic
默認情況下：C:\Program Files\ANSYS Inc\Shared Files\Licensing\license_files\ansyslmd.lic


8、從開始菜單，運行配置許可證。選擇“浮動”選項卡上，選擇：企業(yè)， 輸入ansyslmd.lic的完整路徑，然后單擊確定；

9、至此，Lumerical 2020成功激活，打開即可免費使用；

組件介紹

1、Lumerical DEVICE version
DEVICE是設計、分析和優(yōu)化半導體光電子器件的超強半導體TCAD 器件仿真軟件，DEVICE應用工業(yè)界驗證的漂移擴散方程對半導體中載流子進行靜態(tài)和瞬態(tài)建模。使用高級的有限元網(wǎng)格生成算法，DEVICE軟件能夠有效地處理任意幾何形狀，可以精確地仿真創(chuàng)新的集成光電子設計。Lumerical 的DEVICE 軟件能夠有效地處理任意幾何形狀，因而允許產(chǎn)品工程師和研究科學家將精力集中于創(chuàng)新集成光電子設計理念,同時又對模擬結(jié)果的準確性具有信心。DEVICE 為用戶提供了一套完整的工具來設計和評估硅器件的性能,包括集總的過程模擬、全面的物理材料模型、穩(wěn)健的數(shù)值算法，再加上Lumerical直觀的人機交互界面和強大的文本程式，使得在無縫集成、高產(chǎn)出的環(huán)境下快速、準確地研發(fā)前沿光電子器件成為可能

2、Lumerical FDTD Solutions version
FDTD Solutions 是一款三維麥克斯韋方程求解軟件，可以分析紫外、可見、紅外至太赫茲和微波頻率段電磁波與具有亞波長典型尺寸復雜結(jié)構(gòu)的相互作用。FDTD Solutions：基于矢量3維麥克斯維方程求解，采用時域有限差分FDTD法將空間網(wǎng)格化，時間上一步步計算，從時間域信號中獲得寬波段的穩(wěn)態(tài)連續(xù)波結(jié)果，獨有的材料模型可以在寬波段內(nèi)精確描述材料的色散特性，內(nèi)嵌高速、高性能計算引擎，能一次計算獲得寬波段多波長結(jié)果，能模擬任意3維形狀，提供精確的色散材料模型。

3、Lumerical INTERCONNECT version
IINTERCONNECT 是一款集成光子線路設計軟件，利用其樹形分布的示意符號可以簡便、可靠地設計、仿真和分析復雜和大型光子集成線路。Interconnect是一個光-電和光子集成線路(PIC)設計軟件包，可以用于設計、模擬仿真和分析包含馬赫-曾德爾調(diào)制器、耦合環(huán)形諧振腔和陣列波導光柵等在內(nèi)的集成光路、硅基光子學器件和光互聯(lián)系統(tǒng)，它同時含有時域和頻域仿真器. 時域仿真是通過數(shù)據(jù)流系統(tǒng)仿真器進行的,因此比傳統(tǒng)的時間離散或時間驅(qū)動的模擬器更具靈活性。模擬器調(diào)度scheduler計算每個原件以生成時域波形樣本，并將它們雙向傳播。兩個非?？拷慕M件之間的耦合可以允許模擬光學諧振器的分析。頻域仿真是利用散射數(shù)據(jù)來計算線路的整體響應，它是通過求解一個稀疏矩陣-即表示線路連接的散射矩陣來計算的，其中每個散射矩陣代表一個獨立元件的頻率響應。

4、Lumerical MODE Solutions version
MODE Solutions 擁有特征模式計算以及長距離光場傳播的各種仿真方法，是一款設計、分析、優(yōu)化波導結(jié)構(gòu)的理想工具。特征模式計算引擎可以計算任意形狀波導中導模的物理特性； 其2.5D varFDTD 可以快速高精度地仿真SOI楔形波導和環(huán)形諧振腔等；而特征模式展開法 eigenmode expansion (EME) solver 是仿真長傳播距離波導器件，例如模斑尺寸轉(zhuǎn)換器、楔形波導和布拉格光柵等器件的理想方法。

功能介紹

1、CMOS圖像傳感器
手勢傳感器，機器視覺和3D成像對成像應用的興趣日益濃厚，導致對高性能CMOS圖像傳感器架構(gòu)進行了深入研究。
2、衍射光學和金屬感
衍射光學元件（DOE）和超穎表面正在探索中，以用于平面成像應用，包括增強現(xiàn)實和生物醫(yī)學設備
3、集成光子元件和電路
光子集成電路為從數(shù)據(jù)中心通信到環(huán)境和生物傳感以及量子計算的各種應用提供了廣闊的前景
4、LED/有機發(fā)光二極管
為了提供更明亮，更高效的光源，研究人員正在探索如何在發(fā)光二極管（LED）和有機發(fā)光二極管（OLED）結(jié)構(gòu)中使用納米光子學。
5、超材料與等離子
下一代光子設備和傳感器中的等離激元和工程光子材料（例如超材料）存在許多高影響力的機會
6、光伏發(fā)電
為了提高效率并降低材料成本，研究越來越集中在新的太陽能電池設計概念上。
7、光子逆設計
給定所需的目標性能，可采用計算方法來找到最佳的設備幾何形狀。
8、雷射
將物理仿真的精度與光子集成電路仿真的性能和規(guī)模相結(jié)合。

Lumerical 2020新功能

1、Ansys許可集成
Ansys-Lumerical工具已與Ansys許可服務器集成。用戶現(xiàn)在可以在使用企業(yè)許可證時連接到Ansys許可證管理器，或者繼續(xù)使用Lumerical許可證服務器上的現(xiàn)有業(yè)務許可證。
2、新版本控制方案
從2020 R2版本開始，Ansys-Lumerical產(chǎn)品已采用所有Ansys工具使用的版本控制方案。由于這是2020日歷年的第二個主要版本，因此已被標記為2020 R2。
3、腳本中的安全模式
新的“安全模式”為用戶提供了針對惡意腳本的增強安全性。在所有Ansys-Lumerical產(chǎn)品中，安全模式默認情況下處于打開狀態(tài)，可防止攻擊者訪問或修改系統(tǒng)文件。
4、MPI和防火墻例外
的選項2020 R2版本的Windows安裝程序允許用戶選擇要安裝的MPI軟件包以及要應用的防火墻例外。默認設置將安裝MS-MPI軟件包，并且不應用任何防火墻例外。

5、PID的網(wǎng)格和梯度計算器的性能改進
2020 R2的有限差分網(wǎng)格可以更有效地利用您的CPU，并提供更好的線程支持和性能改進。當在CAD中或在具有多線程的引擎中使用保形網(wǎng)格時，用戶可以期望適度的加速，特別是對于具有復雜幾何形狀的項目。選擇使用精確的體積平均網(wǎng)格劃分技術(shù)來計算梯度的光子逆設計用戶將看到大幅提高的速度和更高的精度。

6、FDTD引擎可以計算端口模式
從2020 R2版本開始，可以在FDTD引擎中進行端口，源和監(jiān)視器的模式計算。由于幾何形狀或仿真設置的更改而需要的模式重新計算不再立即執(zhí)行。運行模擬時，引擎將重新計算需要更新的模擬的任何模式信息。此更改使用戶可以更快地創(chuàng)建，保存和更新其項目，并將較大的模式計算分流到遠程引擎。請注意，用戶仍然可以選擇從CAD中計算模式信息，并且檢查CAD中的模式信息的腳本將發(fā)揮相同的作用。

7、光子逆設計的文檔改進
Python API和lumopt的文檔已進行了重大修改，其著陸頁將您帶到相關(guān)資源，例如：Photonic Inverse Design Overview 9和lumopt 3入門。此外，用于設計光柵耦合器的應用示例光子逆設計1已進行了重大更新，具有更完整和詳細的工作流程。