Lumerical 2020是一款業(yè)界領(lǐng)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(qiáng)大的光子系統(tǒng)仿真解決方案，可以對(duì)光子學(xué)產(chǎn)品進(jìn)行多功能、精確、高性能的方針設(shè)計(jì)操作，求解三維矢量的麥克斯方程要求方面比較的嚴(yán)格，讓計(jì)算的結(jié)果更加的準(zhǔn)確。除此之外，這款軟件基于INTERCONNECT設(shè)計(jì)環(huán)境中的行波激光模型，采用Lumerical設(shè)計(jì)的設(shè)備可解決電子，光學(xué)和熱效應(yīng)，內(nèi)置了比較強(qiáng)大實(shí)用的多系數(shù)材料模型，讓準(zhǔn)確描述色散材料的性質(zhì)得到理想的設(shè)計(jì)解決，還為納米器件設(shè)計(jì)的結(jié)果難題進(jìn)行解決，是一款非常強(qiáng)大的學(xué)術(shù)尖端、工業(yè)界產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)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(fù)雜光柵結(jié)構(gòu)、通過(guò)熱傳輸進(jìn)行表征，具有自熱效應(yīng)等等，提供更好的線程支持和性能改進(jìn)，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(duì)惡意腳本的增強(qiáng)安全性，安全模式默認(rèn)情況下處于打開(kāi)狀態(tài)，可防止攻擊者訪問(wèn)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(bǔ)?。?br />
2、運(yùn)行Lumerical_data.msi開(kāi)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(rèn)即可；

5、等待安裝完成，然后點(diǎn)擊finish退出引導(dǎo)；

6、將補(bǔ)丁中的文件全部復(fù)制到軟件目錄下；
默認(rèn)路徑：C:\Program Files

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


8、從開(kāi)始菜單，運(yùn)行配置許可證。選擇“浮動(dòng)”選項(xiàng)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(kāi)即可免費(fèi)使用；

組件介紹

1、Lumerical DEVICE version
DEVICE是設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化半導(dǎo)體光電子器件的超強(qiáng)半導(dǎo)體TCAD 器件仿真軟件，DEVICE應(yīng)用工業(yè)界驗(yàn)證的漂移擴(kuò)散方程對(duì)半導(dǎo)體中載流子進(jìn)行靜態(tài)和瞬態(tài)建模。使用高級(jí)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(shè)計(jì)。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(xué)家將精力集中于創(chuàng)新集成光電子設(shè)計(jì)理念,同時(shí)又對(duì)模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性具有信心。DEVICE 為用戶提供了一套完整的工具來(lái)設(shè)計(jì)和評(píng)估硅器件的性能,包括集總的過(guò)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(jī)交互界面和強(qiáng)大的文本程式，使得在無(wú)縫集成、高產(chǎn)出的環(huán)境下快速、準(zhǔn)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(jiàn)、紅外至太赫茲和微波頻率段電磁波與具有亞波長(zhǎng)典型尺寸復(fù)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(shí)域有限差分FDTD法將空間網(wǎng)格化，時(shí)間上一步步計(jì)算，從時(shí)間域信號(hào)中獲得寬波段的穩(wěn)態(tài)連續(xù)波結(jié)果，獨(dú)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(jì)算引擎，能一次計(jì)算獲得寬波段多波長(zhǎng)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(shè)計(jì)軟件，利用其樹(shù)形分布的示意符號(hào)可以簡(jiǎn)便、可靠地設(shè)計(jì)、仿真和分析復(fù)雜和大型光子集成線路。Interconnect是一個(gè)光-電和光子集成線路(PIC)設(shè)計(jì)軟件包，可以用于設(shè)計(jì)、模擬仿真和分析包含馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器、耦合環(huán)形諧振腔和陣列波導(dǎo)光柵等在內(nèi)的集成光路、硅基光子學(xué)器件和光互聯(lián)系統(tǒng)，它同時(shí)含有時(shí)域和頻域仿真器. 時(shí)域仿真是通過(guò)數(shù)據(jù)流系統(tǒng)仿真器進(jìn)行的,因此比傳統(tǒng)的時(shí)間離散或時(shí)間驅(qū)動(dòng)的模擬器更具靈活性。模擬器調(diào)度scheduler計(jì)算每個(gè)原件以生成時(shí)域波形樣本，并將它們雙向傳播。兩個(gè)非?？拷慕M件之間的耦合可以允許模擬光學(xué)諧振器的分析。頻域仿真是利用散射數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算線路的整體響應(yīng)，它是通過(guò)求解一個(gè)稀疏矩陣-即表示線路連接的散射矩陣來(lái)計(jì)算的，其中每個(gè)散射矩陣代表一個(gè)獨(dú)立元件的頻率響應(yīng)。

4、Lumerical MODE Solutions version
MODE Solutions 擁有特征模式計(jì)算以及長(zhǎng)距離光場(chǎng)傳播的各種仿真方法，是一款設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的理想工具。特征模式計(jì)算引擎可以計(jì)算任意形狀波導(dǎo)中導(dǎo)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(dǎo)和環(huán)形諧振腔等；而特征模式展開(kāi)法 eigenmode expansion (EME) solver 是仿真長(zhǎng)傳播距離波導(dǎo)器件，例如模斑尺寸轉(zhuǎn)換器、楔形波導(dǎo)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(shì)傳感器，機(jī)器視覺(jué)和3D成像對(duì)成像應(yīng)用的興趣日益濃厚，導(dǎo)致對(duì)高性能CMOS圖像傳感器架構(gòu)進(jìn)行了深入研究。
2、衍射光學(xué)和金屬感
衍射光學(xué)元件（DOE）和超穎表面正在探索中，以用于平面成像應(yīng)用，包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和生物醫(yī)學(xué)設(shè)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(jì)算的各種應(yīng)用提供了廣闊的前景
4、LED/有機(jī)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(jī)發(fā)光二極管（OLED）結(jié)構(gòu)中使用納米光子學(xué)。
5、超材料與等離子
下一代光子設(shè)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(jī)會(huì)
6、光伏發(fā)電
為了提高效率并降低材料成本，研究越來(lái)越集中在新的太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)概念上。
7、光子逆設(shè)計(jì)
給定所需的目標(biāo)性能，可采用計(jì)算方法來(lái)找到最佳的設(shè)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(wù)器集成。用戶現(xiàn)在可以在使用企業(yè)許可證時(shí)連接到Ansys許可證管理器，或者繼續(xù)使用Lumerical許可證服務(wù)器上的現(xiàn)有業(yè)務(wù)許可證。
2、新版本控制方案
從2020 R2版本開(kāi)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(gè)主要版本，因此已被標(biāo)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(duì)惡意腳本的增強(qiáng)安全性。在所有Ansys-Lumerical產(chǎn)品中，安全模式默認(rèn)情況下處于打開(kāi)狀態(tài)，可防止攻擊者訪問(wèn)或修改系統(tǒng)文件。
4、MPI和防火墻例外
的選項(xiàng)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(yīng)用的防火墻例外。默認(rèn)設(shè)置將安裝MS-MPI軟件包，并且不應(yīng)用任何防火墻例外。

5、PID的網(wǎng)格和梯度計(jì)算器的性能改進(jìn)
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(jìn)。當(dāng)在CAD中或在具有多線程的引擎中使用保形網(wǎng)格時(shí)，用戶可以期望適度的加速，特別是對(duì)于具有復(fù)雜幾何形狀的項(xiàng)目。選擇使用精確的體積平均網(wǎng)格劃分技術(shù)來(lái)計(jì)算梯度的光子逆設(shè)計(jì)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(jì)算端口模式
從2020 R2版本開(kāi)始，可以在FDTD引擎中進(jìn)行端口，源和監(jiān)視器的模式計(jì)算。由于幾何形狀或仿真設(shè)置的更改而需要的模式重新計(jì)算不再立即執(zhí)行。運(yùn)行模擬時(shí)，引擎將重新計(jì)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(xiàng)目，并將較大的模式計(jì)算分流到遠(yuǎn)程引擎。請(qǐng)注意，用戶仍然可以選擇從CAD中計(jì)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(shè)計(jì)的文檔改進(jìn)
Python API和lumopt的文檔已進(jìn)行了重大修改，其著陸頁(yè)將您帶到相關(guān)資源，例如：Photonic Inverse Design Overview 9和lumopt 3入門(mén)。此外，用于設(shè)計(jì)光柵耦合器的應(yīng)用示例光子逆設(shè)計(jì)1已進(jìn)行了重大更新，具有更完整和詳細(xì)的工作流程。