ANSYS Lumerical 2020

Lumerical 2020是一款业界领先光子模拟软件，由知名软件厂商ANSYS公司发布。该软件主要提供强大的光子系统仿真解决方案，可以对光子学产品进行多功能、精确、高性能的方针设计操作，求解三维矢量的麦克斯方程要求方面比较的严格，让计算的结果更加的准确。除此之外，这款软件基于INTERCONNECT设计环境中的行波激光模型，采用Lumerical设计的设备可解决电子，光学和热效应，内置了比较强大实用的多系数材料模型，让准确描述色散材料的性质得到理想的设计解决，还为纳米器件设计的结果难题进行解决，是一款非常强大的学术尖端、工业界产品开发的设计工具。
与之前版本相比，新版本的Lumerical 2020提供的许多新功能，包括InP / InGaAsP和GaAs / InGaAs技术的增益建模、用于DFB模型的复杂光栅结构、通过热传输进行表征，具有自热效应等等，提供更好的线程支持和性能改进，致力于带给用户更好的工作流程。另外，软件还拥有新的“安全模式”为用户提供了针对恶意脚本的增强安全性，安全模式默认情况下处于打开状态，可防止攻击者访问或修改系统文件，是光子仿真模拟的必备神器。

Lumerical 2020安装教程

1、下载解压，得到Lumerical 2020源文件和补丁；

2、运行Lumerical_data.msi开始安装软件；

3、同意并且接受条款，然后继续安装；

4、选择软件安装路径，默认即可；

5、等待安装完成，然后点击finish退出引导；

6、将补丁中的文件全部复制到软件目录下；
默认路径：C:\Program Files

7、新建系统变量，ANSYSLIC_DIR=指向\ Shared Files \ Licensing
默认情况下：C:\Program Files\ANSYS Inc\Shared Files\Licensing ）
ANSYSLMD_LICENSE_FILE= 指向\Shared Files\Licensing\license_files\ansyslmd.lic
默认情况下：C:\Program Files\ANSYS Inc\Shared Files\Licensing\license_files\ansyslmd.lic


8、从开始菜单，运行配置许可证。选择“浮动”选项卡上，选择：企业， 输入ansyslmd.lic的完整路径，然后单击确定；

9、至此，Lumerical 2020成功激活，打开即可免费使用；

组件介绍

1、Lumerical DEVICE version
DEVICE是设计、分析和优化半导体光电子器件的超强半导体TCAD 器件仿真软件，DEVICE应用工业界验证的漂移扩散方程对半导体中载流子进行静态和瞬态建模。使用高级的有限元网格生成算法，DEVICE软件能够有效地处理任意几何形状，可以精确地仿真创新的集成光电子设计。Lumerical 的DEVICE 软件能够有效地处理任意几何形状，因而允许产品工程师和研究科学家将精力集中于创新集成光电子设计理念,同时又对模拟结果的准确性具有信心。DEVICE 为用户提供了一套完整的工具来设计和评估硅器件的性能,包括集总的过程模拟、全面的物理材料模型、稳健的数值算法，再加上Lumerical直观的人机交互界面和强大的文本程式，使得在无缝集成、高产出的环境下快速、准确地研发前沿光电子器件成为可能

2、Lumerical FDTD Solutions version
FDTD Solutions 是一款三维麦克斯韦方程求解软件，可以分析紫外、可见、红外至太赫兹和微波频率段电磁波与具有亚波长典型尺寸复杂结构的相互作用。FDTD Solutions：基于矢量3维麦克斯维方程求解，采用时域有限差分FDTD法将空间网格化，时间上一步步计算，从时间域信号中获得宽波段的稳态连续波结果，独有的材料模型可以在宽波段内精确描述材料的色散特性，内嵌高速、高性能计算引擎，能一次计算获得宽波段多波长结果，能模拟任意3维形状，提供精确的色散材料模型。

3、Lumerical INTERCONNECT version
IINTERCONNECT 是一款集成光子线路设计软件，利用其树形分布的示意符号可以简便、可靠地设计、仿真和分析复杂和大型光子集成线路。Interconnect是一个光-电和光子集成线路(PIC)设计软件包，可以用于设计、模拟仿真和分析包含马赫-曾德尔调制器、耦合环形谐振腔和阵列波导光栅等在内的集成光路、硅基光子学器件和光互联系统，它同时含有时域和频域仿真器. 时域仿真是通过数据流系统仿真器进行的,因此比传统的时间离散或时间驱动的模拟器更具灵活性。模拟器调度scheduler计算每个原件以生成时域波形样本，并将它们双向传播。两个非常靠近的组件之间的耦合可以允许模拟光学谐振器的分析。频域仿真是利用散射数据来计算线路的整体响应，它是通过求解一个稀疏矩阵-即表示线路连接的散射矩阵来计算的，其中每个散射矩阵代表一个独立元件的频率响应。

4、Lumerical MODE Solutions version
MODE Solutions 拥有特征模式计算以及长距离光场传播的各种仿真方法，是一款设计、分析、优化波导结构的理想工具。特征模式计算引擎可以计算任意形状波导中导模的物理特性； 其2.5D varFDTD 可以快速高精度地仿真SOI楔形波导和环形谐振腔等；而特征模式展开法 eigenmode expansion (EME) solver 是仿真长传播距离波导器件，例如模斑尺寸转换器、楔形波导和布拉格光栅等器件的理想方法。

功能介绍

1、CMOS图像传感器
手势传感器，机器视觉和3D成像对成像应用的兴趣日益浓厚，导致对高性能CMOS图像传感器架构进行了深入研究。
2、衍射光学和金属感
衍射光学元件（DOE）和超颖表面正在探索中，以用于平面成像应用，包括增强现实和生物医学设备
3、集成光子元件和电路
光子集成电路为从数据中心通信到环境和生物传感以及量子计算的各种应用提供了广阔的前景
4、LED/有机发光二极管
为了提供更明亮，更高效的光源，研究人员正在探索如何在发光二极管（LED）和有机发光二极管（OLED）结构中使用纳米光子学。
5、超材料与等离子
下一代光子设备和传感器中的等离激元和工程光子材料（例如超材料）存在许多高影响力的机会
6、光伏发电
为了提高效率并降低材料成本，研究越来越集中在新的太阳能电池设计概念上。
7、光子逆设计
给定所需的目标性能，可采用计算方法来找到最佳的设备几何形状。
8、雷射
将物理仿真的精度与光子集成电路仿真的性能和规模相结合。

Lumerical 2020新功能

1、Ansys许可集成
Ansys-Lumerical工具已与Ansys许可服务器集成。用户现在可以在使用企业许可证时连接到Ansys许可证管理器，或者继续使用Lumerical许可证服务器上的现有业务许可证。
2、新版本控制方案
从2020 R2版本开始，Ansys-Lumerical产品已采用所有Ansys工具使用的版本控制方案。由于这是2020日历年的第二个主要版本，因此已被标记为2020 R2。
3、脚本中的安全模式
新的“安全模式”为用户提供了针对恶意脚本的增强安全性。在所有Ansys-Lumerical产品中，安全模式默认情况下处于打开状态，可防止攻击者访问或修改系统文件。
4、MPI和防火墙例外
的选项2020 R2版本的Windows安装程序允许用户选择要安装的MPI软件包以及要应用的防火墙例外。默认设置将安装MS-MPI软件包，并且不应用任何防火墙例外。

5、PID的网格和梯度计算器的性能改进
2020 R2的有限差分网格可以更有效地利用您的CPU，并提供更好的线程支持和性能改进。当在CAD中或在具有多线程的引擎中使用保形网格时，用户可以期望适度的加速，特别是对于具有复杂几何形状的项目。选择使用精确的体积平均网格划分技术来计算梯度的光子逆设计用户将看到大幅提高的速度和更高的精度。

6、FDTD引擎可以计算端口模式
从2020 R2版本开始，可以在FDTD引擎中进行端口，源和监视器的模式计算。由于几何形状或仿真设置的更改而需要的模式重新计算不再立即执行。运行模拟时，引擎将重新计算需要更新的模拟的任何模式信息。此更改使用户可以更快地创建，保存和更新其项目，并将较大的模式计算分流到远程引擎。请注意，用户仍然可以选择从CAD中计算模式信息，并且检查CAD中的模式信息的脚本将发挥相同的作用。

7、光子逆设计的文档改进
Python API和lumopt的文档已进行了重大修改，其着陆页将您带到相关资源，例如：Photonic Inverse Design Overview 9和lumopt 3入门。此外，用于设计光栅耦合器的应用示例光子逆设计1已进行了重大更新，具有更完整和详细的工作流程。