一、产品中文名称

微纳及光电子设计仿真平台

二、产品英文名称

ANSYS Lumerical

三、产品概述

       ANSYS Lumerical是一款专业的光学虚拟仿真软件，用于模拟光子元件和系统的整合解决方案。它可协助工程师了解光并预测光在复杂结构、电路和系统中的行为，协助解决光学设计问题，降低开发成本。可广泛应用于生物光子学、成像、照明、太阳能板等。其相应套件包括以下工具：FDTD、MODE、STACK、CHARGE、HEAT、DGTD、FEEM、MQW、INTERCONNECT、CMLC等。

四、特色功能

· FDTD -微纳光学设计环境

       高性能二维/三维麦克斯韦方程求解软件，能够精确分析具有微纳尺寸或亚波长结构与紫外、可见、红外、太赫兹和微波的相互作用，能被广泛应用于微纳光电子器件、工艺以及材料的设计、分析和优化。FDTD的集成设计环境支持脚本语言操作、高级后处理和结构优化功能，让用户可以更专注有效地完成设计要求。

· MODE -波导设计环境

       基于光波导设计环境的专业仿真和综合分析工具。该软件包含双向传输的EME算法和变分VarFDTD以及FDE有限差分本征模算法，可以方便地设计仿真大型平面波导结构和长距离传输器件，以获得准确的空间场、频散特性和重叠积分分析等。支持多物理场仿真，和CHARGE和HEAT的联用让MODE能够处理集成光学中的光、电和热效应。其设计环境也提供脚本化功能、支持后处理和优化程序，让用户可以更有效地实现复杂 器件的设计要求。

· STACK-光学薄膜仿真环境

       STACK是分析多层膜的最佳仿真工具，和求解麦克斯韦方程相比能迅速仿真如抗反射膜、OLED、VCSEL等组件的光学特性。能精准描述多层膜的波动光学特性，如干涉以及微腔效应，并支持平面波和偶极子光源。STACK支持脚本运算，通过API能和Python或Matlab互操作。

· CHARGE-3D电荷传输环境

       CHARGE基于有限元漂移-扩散方法，能为设计师对有源光子和光电半导体器件中的电荷传输提供正确的工具进行综合全面的仿真。CHARGE可自适应求解描述静电势（泊松方程）和自由载流子密度（漂移-扩散方程）的方程组。此外还提供了自动化和引导网格优化工具，能够在最大限度减少计算工作的同时实现准确性。

· HEAT-热传输环境

       HEAT基于有限元法，能提供综合全面的热仿真功能。这种有限元热传导和焦耳加热求解器可轻松处理热传导、对流和辐射效应，包括光生热和电生热效应，确保设计的稳定性和可靠性。

· DGTD-光电磁环境

       DGTD 使用基于不连续Galerkin时域方法的有限元麦克斯韦求解器来解决最具挑战性的纳米光子模拟。 DGTD 在专为多物理场仿真工作流程设计环境中提供卓越的性能，不受几何复杂性的影响。 

· INTERCONNECT-光子集成仿真环境

       INTERCONNECT是光子集成电路仿真器，可验证多模、双向和多通道PIC。在通过分层原理图编辑器中创建项目时，用户可以使用丰富的基本元件库以及指定代工厂的PDK元件进行时域或频域分析。

五、典型案例

· 超透镜

· AR和VR解决方案

· CMOS Image Sensor 的宽带模拟

· 单光子雪崩二极管仿真

· 优化 OLED