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Ansys Lumerical 2023R2リリースは、フォトニクス設計者向けの強力な新機能と改善を備えており、結果までの時間を短縮し、シミュレーションの精度を向上させ、他のAnsys製品との相互運用性を拡張します。

HPC、クラウド、ユーザーインターフェース

  • Lumerical FDTDの新しいエクスプレスモードは、GPU上でシミュレーションを実行することで、PICコンポーネントやメタサーフェスなどのアプリケーションのパフォーマンスを向上させます。
  • Pythonは、新しいRemotable Python APIを介して、別のマシンにインストールされたLumericalツールを実行できるようになりました。
  • 新しいLumericalダークテーマは、低照度環境での目の疲れや疲労を軽減します。
Lumerical FDTDの新しいエクスプレスモードは、GPU上でシミュレーションを実行することが可能です
リモート Python API

ナノからマクロスケールのオプティクス

  • Optics Launcherは、ANSYS Opticsの3つの製品シリーズ(Lumerical、Speos、Zemax OpticStudio)で利用可能になりました。これにより、ユーザーは、1つのインターフェースから、さまざまなスケールとアプリケーションにわたる光学シミュレーションを実行できます。
  • Speos Sensor System (SSS) Exporterを使用したCMOSセンサーカメラワークフローは、より一般的なピクセルアーキテクチャ(クアッドピクセルなど)をサポートし、量子効率計算にマージナル光線を含みます。
  • メタレンズのワークフローは、より効率的なEフィールドデータとLumericalツールからのGDS レイアウト抽出、およびZemax OpticStudioでのレイトレーシングのための新しい散乱モデルによって改善されました。

フォトニクス・マルチフィジックスシミュレーション

  • Lumerical RCWAソルバーが改良され、非直交ユニットセルとフィールドプロファイルモニターがサポートされました。
  • オプトエレクトロニックデバイスのコンポーネントシミュレーションの強化には、Lumerical CHARGEにおける誘電率の対角異方性、励起子に対する変分法、およびLumerical MQW,CHARGE, HEATの集積化が含まれます。
  • MQWソルバーRCWAソルバーがOptiSLangのLumericalコネクタで利用可能になりました。
Lumerical CHARGEの電気材料モデルのDC比 誘電率が対角異方性に対応

光集積回路と量子光回路シミュレーション

  • INTERCONNECTの新しい非線形導波路プリミティブ(SHG Waveguide)は、LiNbO3導波路のような非線形導波路における第2高調波発生をモデル化します。
  • TWLMは、ゲイン圧縮係数とグレーティングチャープ係数の新しい入力フォーマットをサポートしています。
  • qINTERCONNECTエンジンの高速化により、同じシミュレーション実行時間で2倍のチャネル数または周波数を扱えるようになりました。
新規INTERCONNECT用の非線形導波路モデルがSecond Harmonic Generation (SHG)に対応
qINTERCONNECTのはシミュレーション時間短縮

エレクトロニクス/フォトニクス設計オートメーション

  • CML Compilerは、新しいGUI、改良されたデータ構造、Verilog-Aモデリング機能を備えています。
  • Ansys Photonic Verilog-AモデルがSPECTRE 21をサポートしました。
  • Virtuoso-INTERCONNECTコシミュレーションは、階層的でパラメータ依存の回路をサポートします。
  • レイヤービルダーは、ジオメトリとドーピング層の両方でブール演算をサポートします。
CML compiler新GUI
レイヤービルダーでマスクレイヤー間のブール演算が可能

Ansys Lumericalは、フォトニクス設計向けの業界をリードするシミュレーションソフトウェアです。このソフトウェアは、光集積回路、量子光回路、ナノフォトニクス、イメージング、光通信などのアプリケーションで使用されています。

半径の大きなリング全体をFDTDなどでシミュレーションすると、計算量が膨大になることがあります。しかしながら、いくつか方法はあります。

varFDTD

Lumerical FDTDの代わりにLumerical MODEのvarFDTDソルバー(参照 )を用いるのが、このような大きなリングをシミュレーションするための一つの方法でしょう。

この2.5次元ソルバーは,2次元計算と同程度の計算負荷で3次元の平板構造を計算することができます。varFDTDを用いたリング共振器のシミュレーション例も用意されています。

この例を用いてシミュレーションを開始する前には、メモリの容量を確認してシミュレーションに必要な計算領域がPCに十分残されているかどうか確認してください。

また、このような大きなリングを解析するのにはシミュレーション時間を長くする必要があることにも注意が必要です。デフォルトの1000fsでは短いでしょう。
しかしながら、さらに大きなリング共振器をシミュレーションしたい場合は、varFDTDを用いるのは最適とはいえません。

Lumerical FDTD, Lumerical FDE, Lumerical INTERCONNECT

さらに大きなリング共振器を扱う場合、FDTDやvarFDTDでは事足りません。その場合、リング共振器デバイスをいくつかの要素に分けてシミュレーションを行い、得られたそれぞれのデータ
をLumerical INTERCONNECTにインポートしてシステムシミュレーションとして扱うのをお勧めします。

Ring resonator by Lumerical FDTD

1- 結合部(Lumerical FDTD)

まず以下のスクリーンショットのように、リング部のシミュレーションを行います。これは、結合領域の散乱行列を得るためのシミュレーションです。

結合部(リング全体よりもずっと小さな領域)のみをシミュレーションしているので、FDTDで十分扱うことができるでしょう。FDTDで結合部が大きい場合は、varFDTDで初期パラメータをある程度最適化し、最終確認としてFDTD法を使用することを検討してもよいかもしれません。

2- 曲げ導波路(FDE)

FDEソルバーを用いて曲げ導波路をシミュレーションします。このシミュレーションでは、実行屈折率や郡屈折率さらには損失などの導波路特性を返すことができます。

3- システムシミュレーション(Lumerical INTERCONNECT)

結合部の散乱行列と各要素の導波路特性が得られれば、それらをLumerical INTERCONNECTにインポートしてシステムシミュレーションを行うことができます。

このシミュレーションは正確であるだけでなく、Lumerical FDTDなどを用いてリング共振器全体を解析するより大幅に時間短縮が可能です(パッシブリングの例をご覧ください)。

リングが変調器である場合、関連する例があります。

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ニュース

  • 開催予定セミナーのスケジュール (詳細)
  • 2025年4月23日(水)-25日(金): OPIE’25(OPTICS PHOTONICS International Exhibition 2025)に出展(ブースC-11)
  • 2024年7月17日(水)-18日(木): OPK2024(光・レーザー関西2024)に出展
  • 2024年4月24日(水)-26日(金): OPIE’24(OPTICS PHOTONICS International Exhibition 2024)に出展
  • 2024年4月15日(月)-18日(木): IEEE Silicon Photonics Conference 2024に協賛・出展
  • 2024年3月:Ansys Lumerical 2024R1.1リリース(詳細
  • 2023年9月 :Ansys Lumerical 2023R2リリース (詳細)
  • 2023年9月19日(火)~2023年9月22日(金) :第84回応用物理学会秋季学術講演会JSAP EXPO Autumn 2023展示会(ブースM-19)
顧客向けナレッジベース ANSYS Opticsの応用例 リソース