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Ansys Lumerical FDTD
光子元件模擬

Ansys Lumerical FDTD 是建立光子元件、製程與材料模型的黃金標準。整合式設計環境提供指令碼功能、進階的後處理和最佳化方法。

Ansys Lumerical FDTD

多功能且可擴充的光子設計,領先業界的選擇

Ansys Lumerical FDTD 是一個光子模擬軟體,可在單一設計環境中整合 FDTD、RCWA 和 STACK 求解器。這能為各種裝置 (如繞射光柵、多層塗層、uLED、CMOS 影像感應器、超穎透鏡和超穎介面) 進行精確分析與最佳化,在多種應用領域中提供業界領先的效能。Ansys Lumerical FDTD 可針對最複雜的設計快速進行虛擬原型製作與數千次迭代驗證。

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    採用 FDTD、RCWA 或 STACK 的先進光子技術
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    多重物理量與多規模工作流程
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    可擴充的 HPC、GPU 與雲端
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    相容於晶圓廠且可自訂的設計
Ansys Lumerical FDTD

簡要規格

Ansys Lumerical FDTD 可與 Ansys Lumerical CML Compiler、Ansys 多物理求解器,Ansys Speos、Ansys Zemax 及第三方電子光子設計自動化 (EPDA) 廠商順暢運作,實現快速、準確、可擴充的光子設計。

  • FDTD 提供效能與精確度
  • 週期性結構分析
  • 多層薄膜分析
  • HPC、GPU 及雲端擴充能力
  • 多規模與多重物理量連接
  • 模擬光柵、極化器與塗層
  • 與 optiSLang 連接進行最佳化
  • 自動化 API
  • 粒子群

2025 年 1 月

最新功能

2025 R1 的進步徹底革新了光子設計,Ansys Lumerical FDTD 引入強大的 GPU 加速模擬技術,以實現更快的網格產生及更大規模的系統建模。創新的層重複功能讓 AR/VR 全像光柵設計更加有效,同時全新的流線型使用者介面提供無與倫比的效率與易用性。

2025 R1 Lumerical FDTD GPU Processing
Lumerical FDTD 中的 GPU 加速模擬

最新的 Ansys Lumerical FDTD 強化 GPU 加速模擬技術,實現大幅節省記憶體並加快網格產生時間。這項技術進步讓光子工程師和研究人員能夠模擬更大規模的系統,提升效率,並在不影響效能的情況下處理更複雜的設計與系統。

2025 R1 Lumerical FDTD Holographic Gratings
體積全像光柵模擬

新的層重複功能可用於模擬 RCWA 的體積全像光柵,提供 AR/VR 及抬頭顯示器 (HUD) 應用領域的快速多層光柵模擬。

 

2025 R1 Lumerical FDTD Modern Interface
Ansys Lumerical FDTD 現代化 UI

Ansys Lumerical FDTD 使用者介面提供現代化、流線型設計,新增分頁式工具列,讓工作啟動更有效率,並增強可用性。

 

功能

由 Lumerical FDTD 支援的多功能可擴充光子設計

Lumerical FDTD 是業界領先的模擬軟體,可設計並最佳化多種光子元件。Lumerical FDTD 具備極高的靈活性與可擴充性,速度無與倫比,可幫助充分利用 HPC (CPU 和 多 GPU) 和雲端資源。

 

主要特色

  • FDTD – 3D 電磁求解器
  • RCWA – 嚴謹耦合波分析
  • STACK – 光學多層求解器
  • 光子反向設計最佳化
  • 利用 HPC 和雲端進行擴充和加速
  • 3D CAD 環境
  • 圖層構建器
  • Ansys OptiSLang 中的 Lumerical 連接器
  • Ansys Optics 解決方案互通性

具有高度準確性的自動非均勻網格選項。Lumerical FDTD 相容於晶圓廠,並支援自動化設計流程,透過編寫、進階後處理及最佳化例行工作來提升模擬效率。

從擷取電場和磁場分佈,到透射、反射和各光柵繞射階之功率的評估,RCWA 都能為具有表面模式的複雜多層堆疊快速進行模擬。

非常適合用於快速製作薄膜應用的原型。從擷取微共振腔效應和干擾到處理電偶極照射和平面波功能,STACK 能快速模擬複雜多層薄膜。

發現非直覺的幾何形狀,可最佳化效能、最小化區域並提高可製造性。

從非線性、負指數和增益模型中選擇。使用彈性的自定義插件定義新的材料模型。

自動從樣本資料產生模型或自行定義函數。

借助 FDTD 的 CAD 環境和可參數化模擬物件進行 2D 和 3D 模型的快速模型迭代。它支援深色模式,提供舒適的視覺體驗,並與 4K 高 DPI 螢幕及現代 3D 視圖完全相容。 

調整每個圖層的位置、順序與厚度。模擬曲面側角波導,然後將圖層配置 (包括材料資料) 匯出為製程檔案 (.lbr),供晶圓代工廠製造。

自動化多重物理量模擬工作流程,並利用 optiSLang 提供的最先進靈敏度分析與最佳化演算法。

Lumerical 次波長模型 (LSWM) 外掛程式可在 OpticStudio 和 Speos 中模擬與設計塗層、極化器及繞射光柵。

案例研究

查看案例研究

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Rockley Photonics

Rockley 在 Amazon 的 Elastic Compute Cloud (EC2) 上,使用 Lumerical 軟體進行多個 2D 和 3D 單一時域模擬,從而允許擷取高解析度光譜。

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Xanadu

Xanadu 以前所未有的低損耗效能打造 X8 量子運算晶片,同時大幅加速設計時程。

Ligentec

LIGENTEC 運用 Ansys Lumerical 的光子反向設計來設計小型波導交錯設計

LIGENTEC 將 Ansys Lumerical FDTD 中的光子反向設計 (PID) 功能用於波導交錯的設計和最佳化。

白皮書

檢視更多

Diffraction

最大化多層式與繞射式光學元件的設計彈性

瞭解如何利用 Ansys Lumerical FDTD 中的有限差分時域 (FDTD)、嚴謹耦合波分析 (RCWA) 以及 STACK 求解器來模擬奈米結構化多層光學元件。 

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為成功而設計:光子整合元件的求解器組合策略

本白皮書討論使用多種光學求解器來應對光子積體電路 (PIC) 元件模擬挑戰的方法。 

應用程式庫

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應用

光子反向設計光柵耦合器 (3D)

在此範例中,我們使用反向設計工具組 (lumopt) 來最佳化 3D SOI 光柵耦合器。

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應用

HUD 適用的極化敏感型電漿反射器 – Speos 互通性

或是需要反射偏極化光的 HUD;我們在此展示的週期性電漿奈米構造,可為某些極化提供顯著反射。

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應用

微型 LED

在此範例中,我們使用 STACK 光學求解器和 FDTD 來描述圓柱型微型 LED 的特徵,並擷取發射功率和輻射場型。

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FDTD 產品參考手冊

FDTD 參考手冊提供產品功能的詳細說明。

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RCWA 產品參考手冊

RCWA 參考手冊提供產品功能的詳細產品說明。 

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STACK 產品參考手冊

STACK 參考手冊提供產品功能的詳細說明。

Ansys 軟體產品輔助

對 Ansys 而言,所有使用者皆能運用本公司產品非常重要,身心障礙者也不例外。因此,我們致力於遵循美國無障礙委員會 (第 508 條)、Web內容無障礙指南 (WCAG)、與目前自願產品無障礙工具範本 (VPAT) 的格式等各項無障礙要求。