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得到理想的設計解決，還為納米器件設計的結果難題進行解決，是一款非常強大的學術尖端、工業(yè)界產品開發(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技術的增益建模、用于DFB模型的復雜光柵結構、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??；

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構的相互作用。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)波結果，獨有的材料模型可以在寬波段內精確描述材料的色散特性，內嵌高速、高性能計算引擎，能一次計算獲得寬波段多波長結果，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-曾德爾調制器、耦合環(huán)形諧振腔和陣列波導光柵等在內的集成光路、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動的模擬器更具靈活性。模擬器調度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)化波導結構的理想工具。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）結構中使用納米光子學。
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的網格和梯度計算器的性能改進
2020 R2的有限差分網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格劃分技術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。