FDTD Solutions—专业的微纳光学仿真软件
lumeical的fdtd的structures
Lumerical公司是一家致力于提供光电子设计软件解决方案的国际知名企业。
其旗下的FDTD解决方案是一款基于有限差分时域（FDTD）算法的光学结构仿真软件，被广泛应用于光学通信、光电子器件设计、纳米光学等领域。
在本文中，我们将重点介绍Lumerical的FDTD解决方案在光学结构仿真方面的特点和应用。
1. FDTD算法有限差分时域（FDTD）算法是一种数值求解Maxwell方程组的方法，可以用于模拟光学结构中的电磁波传输、吸收、散射等过程。
FDTD算法是一种非常灵活、高效的仿真方法，能够准确地模拟复杂的光学结构，包括光子晶体、光波导、光栅等。
相比于传统的有限元法（FEM）和有限差分法（FDFD），FDTD算法具有更好的模拟效果和更快的计算速度。
2. Lumerical的FDTD解决方案Lumerical公司推出的FDTD解决方案是基于FDTD算法的一款专业光学结构仿真软件。
该软件集成了强大的仿真引擎和直观的用户界面，可以帮助用户快速、准确地设计和优化光学器件。
与传统的FDTD软件相比，Lumerical的FDTD解决方案具有以下几个突出特点：（1）高性能计算引擎：Lumerical的FDTD解决方案采用了最新的并行计算技术，能够充分利用多处理器和多核心，实现快速、高效的仿真计算。
（2）丰富的模拟功能：该软件支持多种光学模式的仿真，包括线偏振光、圆偏振光、自由空间光波等。
用户可以根据需要进行灵活的设置和仿真，以获取更准确的仿真结果。
（3）直观的用户界面：Lumerical的FDTD解决方案具有简洁直观的用户界面，支持图形化编辑和仿真设置，使用户能够快速上手并进行高效的工作。
3. 应用案例Lumerical的FDTD解决方案在光学结构仿真方面具有广泛的应用，下面将介绍几个典型的应用案例：（1）光子晶体器件设计：光子晶体是一种具有周期性结构的光学材料，在光子学器件中有重要的应用。
利用Lumerical的FDTD解决方案，用户可以对光子晶体的光子带隙、光子波导等性质进行准确的仿真和优化，为器件设计和性能调控提供重要参考。
微纳光子学设计分析软件FDTD Solutions专题资料集锦(三)
corresponding bulk materials. The influence of microstructures on
thermal conductivity has been investigated by many researchers, however their effect on radiative heat transfer is seldom studied.
application. In this paper, the conventional geometrical optics
ray-tracing method is updated by considering the effect of the interference. Two geometrical optics ray-tracing methods and a finite different time domain method are used to study the radiative properties of a one-dimensional random rough surface.
arrays for photovoltaic applications.pdf
椭圆硅纳米线阵列的宽带吸收增强光伏应用 Semiconducting nanowire arrays have emerged as a promising route
toward achieving high efficiencies in solar cells. Here we propose
originated from the split of the principal modes as well as the excitation of high order modes caused by the asymmetry ofires and the enhanced mode coupling between
Sim3D_Max---FDTD仿真软件
Sim3D_Max采用在非均匀网格的FDTD算法既可以独立运行，也可以与DIFFRACT无缝结合。
与DIFFRACT配合可以处理在涉及近场交互模式与亚波长结构以及在复杂光学系统的传输问题。
例如在光学存储应用中，Sim3D_Max允许设置纳米级物体结构，从而研究反射或透射，如沟槽、坑和光学磁盘表面凸起。
Sim3D_Max可以将DIFFRACT输出的矢量场作为输入场（实现从激光二极管光源到光学磁盘表面的完整传播），并返回到DIFFRACT的反射光束用于在返回路径的进一步传播，一直到光电探测器。
重要特色：
与DIFFRACTTM波动光学系统模拟软件无缝结合；
平面波、高斯型、双极型、波导以及用户自定义光源；
在2D和3D中支持非一致网格；
PML、PEC、周期性以及Floquet- Bloch的边界条件；
色散、金属和绝缘材料模型；
光学数据存储，半导体光刻技术及检验，光子器件，金属材料等；支持3D模型和GDSII文件输入， 2D和3D输出格式；
支持多核并行计算处理；
支持硬件加速器。
FDTD案例分析续篇
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纳米粒子散射
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实例二 ：纳米线栅偏振器
1、纳米线网格偏振镜紧凑光子偏振控制元素——与解决方 案设计和优化FDTD • 高对比度极化控制装置的组成sub-wavelength金属光栅纳米线偏振器件——正在取代网格批量光学元素。纳米线 网格偏振器件提供改进消光比对比,最小的吸收来解决高 亮度照明,紧凑的形式因素促进大规模生产和集成在小型 光学组件。然而,纳米线偏振器件是富有挑战性的网格组 件来设计,特别是如果制造缺陷都考虑进去。在这个应用 程序中,我们将展示FDTD解决方案可以用来最大化对比度 的纳米线偏振镜网格任意角度,同时保持高传播。
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SPR纳米光刻
• 第三步：分析了表面等离子体共振光刻近场数据 详细的研究结果和数值的解决方案,所有复杂的光学波的 交互的接口的许多材料,包括硅基片上的反射,准确地对待。 一个阴谋的近场强度在截面通过银丝面膜层(y=0到60海里) 和光刻胶层(y = -50到0 nm)显示在对数。表面等离子体模 式是清楚地看到在银胶面罩/接口。周期性结构允许入射光 束夫妇counter-propagating表面等离子体波,这引起了亚波 长的变化在光阻层强度的设计思想。
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纳米线栅偏振器
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纳米线栅偏振器
• 第四步：模拟得到的响应非正态纳米线网格发病率照明。 铝光栅wiregrid偏振镜有TE传播的大约85%的normallyincident平面波。现在,与一个源呈四十五度角,传播下降到 大约83%。这些结果生成模拟一个时期的wiregrid偏振镜,然 后使用复杂的脚本的环境,在解决方案将FDTD响应从单个光 栅牙的反应,multi-tooth组成部的铝光栅。
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微纳光子学设计分析软件FDTD Solutions专题资料集锦(四)
Numerical study of natural convection in porous media (metals) using Lattice Boltzmann Method (LBM).pdf 自然对流多孔介质(金属)用晶格玻尔兹曼方法加快的数值研究 A thermal lattice BGK model with doubled populations is proposed to simulate the two-dimensional natural convection flow in porous
金属/半导体核壳结构电浆子模式研究
The symmetry-broken geometry and variation of metal composition of semishells induce new plasmonic properties. A system of separated
metallic semishells embedded in a poly(dimethylsiloxane) polymer
and porosity on the natural convection are examined. Also the
effect of porous media configuration (shape) on natural convection is investigated. The results showed that the overall heat transfer
structure obtained by spinodal decomposition. Its optical response
was investigated both experimentally and theoretically. Our results show that this structure has interesting optical properties due to the existence of only short-range order and the lack of welldefined local structures.
微纳光子学设计分析软件FDTD Solutions专题资料集锦(一)
FDTD案例-液晶-扭转向列型LCD.rar
FDTD案例-液晶-光电开关.rar
FDTD案例-液晶-SOI环形谐振器的调节.rar
综合性算例：
FDTD案例-偏振光.rar
FDTD案例-角度监视器.rar
FDTD案例-坡印廷矢量.rar
FDTD案例-石墨烯.rar
FDTD案例-能带.rar
FDTD案例-收敛试验.rar
微纳光子学设计分析软件 FDTD Solutions专题资料 集锦(一)
更新时间：2015-1-5
以下是小编整理的一些有关微纳光子学设计分析软件FDTD Solutions专题
资料（一）,其中包括了有关FDTD Solutions相关案例文档及其文档简介、相 关视频资料。有关文档的下载，可以到研发埠网站的专题模块，输入相应的
FDTD案例-太阳能电池表面增强.rar
FDTD案例-双稳态.rar
FDTD案例-天线.rar
FDTD案例-添加表面.rar
FDTD案例-圆偏振光.rar
FDTD案例-相位差.rar
FDTD案例-自输入表面.rar
FDTD案例-远场.rar
FDTD案例-散射.rar
更多资料：/Home.html
FDTD Solutions简介(视频)
FDTD参考手册 Lumerical 2014a安装手册
Lumerical Flexnet code license安装步骤（最新）.pdf
如何成功完成Lumerical注册
算例下载区：
谐振腔相关算例： FDTD案例-谐振腔-光学晶子.rar
FDTD案例-谐振腔-quality_factor.rar
专题名，搜索到相应的专题便可以找到相应的文档，或是到研发埠网站的文
微纳光子学设计分析软件FDTD Solutions专题资料集锦(二)
Broadband negative refraction in stacked fishnet metamaterial.pdf
宽带负折射在渔网材料堆放 We demonstrate a scheme to utilize the stacked fishnet metamaterial for all-angle negative refraction and subwavelength imaging within a wide frequency range starting from zero frequency. The theoretical predictions are verified by the brute-force finitedifference-in-time-domain numerical simulations. The phenomena come from the negative evanescent coupling between the adjacent slab
808nmLD激发下高折射率差光纤锥_硫卤微球耦合系统的荧光回廊模.zip 用熔融淬冷法制备了0.5wt.％掺杂Nd3+:75GeS2－15Ga2S3－0CsI (0.5wt.％ Nd－GGSI)硫卤玻璃。此基础上以玻璃粉料漂浮熔融法制备出粒径为50～
300μ m高折射率（ｎ≈2.1）玻璃微球，并在显微镜下选出表面质量高的硫卤
FDTD Solutions 7.0版介绍
Lumerical Solutions公司FDTD Solutions 7.0版为微纳光学设计提供优化和共形网格化技术2010/10/29/11:27来源：MarketwireMarketwire2010年10月26日不列颠哥伦比亚省温哥华消息——全球纳米光学设计软件供应商LumericalSolutions公司今天宣布，其旗舰产品FDTDSolutions7.0版已经进行了创新性升级。
升级项目包括集成参数扫描分析与优化计算、业内首个面向纳米光学设计的共形网格和一个方便复杂器件设计的扩展仿真元器件库。
Lumerical首席技术官JamesPond博士表示：“FDTDSolutions7.0延续了Lumerical的传统：在易用的电脑辅助设计环境下整合最先进的算法，为突破性创新提供得力设计工具。
FDTDSolutions7.0与非常适用的优化算法相结合，是目前最好的工业级纳米光学设计软件。
设计人员和研究人员现在可以通过评估和优化他们的最佳设计概念来迅速取得进展。
”为优化、计算速度和精确性而设计FDTDSolutions7.0能让终端用户通过其独有的共形网格技术工具，获得更高的计算效率和精度。
在数字成像和太阳能等快速发展的行业，通过采用共形网格技术而获得更高精度的仿真结果，受到越来越多的追捧。
共形网格技术是通过麦克斯韦积分方程对不同介质之间界面的复杂描述，可达到亚晶胞精度。
与其它为低频应用（在这些应用中多数金属接近完美导体）而设计的类似技术不同的是，Lumerical的技术建立在其专有的高精度多系数材料特性拟合上，能精确模拟实际光学器件设计中任意色散介质之间的界面。
加利福尼亚州帕洛阿尔托的博世研究与技术中心高级工程师InnaKozinsky博士表示：“我们使用FDTDSolutions解决薄膜太阳能电池中的光传播问题。
现实生活中的太阳能电池器件相当复杂，包含多层材料，而FDTDSolutions7.0的共形网格使我们能够优化太阳能电池活性层的吸收，而不是手工设置非常精细的网格和分析大量的仿真结果。
微纳光子学设计分析软件FDTD Solutions专题资料集锦(二)
要用高精度,等结果看起来还可以, 再用细网格作收敛试验, 因为无论如
何离散的计算都是有误差的, 当用高精度得到一个比较一致的结果时, 说明仿真设置正确, 结果可靠. 注意, 因为不同材料内的最短波长不同, 因此网格粗的精度不一定低. 最低精度是细网格的地方, 假设是其材料 内最短波长的十分之一, 其它地方的网格一定比其最短波长的十分之一 还要小, 以保证最低精度波长的十分之一
磁场脉冲全部通过器件？§检查所用网格精度或override能否分辨器件的细
节§检查结构是否有高级衍射? Transmission直接给出的是总透过率一般模 拟结果与文献结果大致类似，即表示基本设置几乎没有错误，但要得到完全
一致的结果，做收敛性试验，
关于mesh的问题，附件grating1是让软件自动生成mesh，并且将精度调整为8
要分辨细节，添加mesh是正确的选择。但是你现在选用了均匀网格，均匀网 格的划分是从某个角落开始的，而且你设定的网格大小不一定正好均分post ，当然它就不可能是对称的。如果你希望对称，你可以在FDTD／Advanced， 选force symmetric x或者Y、Z，根据你的需要。不过，看来你是需要在Z方
微纳光子学设计分析软件 FDTD Solutions专题 资料集锦（二）
更新时间：2015-1-6
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资料（二）,其中包括了有关软件FDTD Solutions常见问题及解答。有关文档 的下载，可以到研发埠网站的专题模块，输入相应的专题名，搜索到相应的
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常见问题及解答：
使用 FDTD Solution怎么算45度和-45度的透射率？怎么计算相位差？
FDTD Solutions—专业的微纳光学仿真软件
2012 2011 2010
2008
2006 2005 2004 1998
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纳米光子软件FDTDSolutions介绍
纳米光学软件FDTD Solutions一公司及软件简介FDTD Solutions软件由加拿大Lumerical Solutions公司出品。
该公司成立于2003年，总部位于加拿大温哥华。
用户用该公司软件已发表大量高影响因子论文，并被许多国际著名大公司和学术团队所使用。
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。
二软件特点1 该软件用于下一代光子学产品的精确、多功能、高性能仿真设计。
-精确严格求解3维矢量麦克斯韦方程；-是学术界尖端研究和工业界产品开发，易学易用的设计工具；-及时地充分利用高性能计算技术。
2 该软件可解决具有挑战性关键设计的技术。
-能高效准确地模拟色散材料的难题：独有的多系数材料模型为准确描述色散材料的性质提供了理想的工具；-获得纳米器件设计精确结果需要长时间的难题：及时地充分利用现代计算技术的硬件，提供需要最少代价的最新网格化技术，可解决具有挑战性关键设计的技术。
3 多系数材料模型极大地提高了计算结果的精度-Lumerical 公司独用的技术-–“多系数材料模型(MCMs)” –提供比前述罗伦次-杜德模型超好的拟合。
软件给出拟合曲线和拟合误差；-自动拟合材料色散数据；-用户可以设定系数个数、拟合允差和波长范围；-用户可以自行导入自己的材料、或者选择内置材料库中的材料；4 高性能计算技术-高速计算引擎：优化的源代码：并行计算充分利用多核计算机系统的高性能；-CPU使用的最大化：支持常用的各种操作系统；软件授权许可证与硬件、操作系统无关；-避免不必要的计算：提供各种边界条件；优化的集成设计；高级网格化技术5业界最高级的网格划分-均匀网格-自动优化的渐变网格：根据需要提高网格分辨率-共型网格：通过非常复杂的描述麦克斯维旋度方程技术减少需要精确分辨材料边界（如曲面、薄膜层）的超细网格©所有图片版权均属于Lumerical，您可以直接访问/。
fdtd solutions matlab代码
以下是关于FDTD（Finite Difference Time Domain）方法的Matlab代码。
1. FDTD方法简介FDTD方法是一种数值分析电磁场问题的方法，最早应用于求解Maxwell方程组。
该方法的基本思想是将时间和空间分割为离散网格，并利用差分法求解Maxwell方程组。
FDTD方法广泛应用于天线设计、电磁兼容性分析、光学器件仿真等领域。
2. FDTD方法的Matlab代码以下是一个简单的一维FDTD方法的Matlab代码示例：```matlab定义常数c = 3e8; 光速dx = 0.01; 空间步长dt = dx/(2*c); 时间步长初始化场量Ez = zeros(1,1000); 电场Hy = zeros(1,1000); 磁场模拟时间步进for n = 1:1000更新磁场for i = 1:999Hy(i) = Hy(i) + (Ez(i+1) - Ez(i))/(c*dx);end更新电场for i = 2:1000Ez(i) = Ez(i) + (Hy(i) - Hy(i-1))*(c*dt/dx);endend绘制结果figure;plot(Ez);xlabel('空间步长');ylabel('电场强度');title('FDTD方法仿真结果');```3. 代码解释- 代码首先定义了常数c（光速）、空间步长dx和时间步长dt。
- 然后初始化了电场Ez和磁场Hy的空间网格。
- 在时间步进的循环中，首先更新磁场Hy，然后更新电场Ez。
- 最后绘制了Ez随空间步长的变化图。
这是一个非常简单的一维FDTD方法的Matlab代码示例，实际应用中可能会有更复杂的三维情况，需要考虑更多的边界条件和介质性质。
4. FDTD方法的应用FDTD方法在天线设计、电磁兼容性分析、光学器件仿真等领域有着广泛的应用。
通过编写相应的Matlab代码，可以对复杂的电磁场问题进行数值分析，得到定量的仿真结果，为工程设计和科学研究提供重要的参考。
FDTDSolution入门
FDTDSolution⼊门FDTD_getting_started翻译配合FDTD_getting_started看1.介绍⽤FDTD Solutions进⾏模拟是很简单的。
⾸先，创建⼀个FDTD Simulation Project⽂件（扩展名为*.fsp）。
它包含了关于物理结构，光源，监测器，模拟参数的细节。
保存这个⼯程⽂件然后运⾏模拟。
运⾏完后，结果数据会加到fsp⽂件，⽤于分析。
模拟的通常步骤如下图所⽰。
在接下来的章节中有更详细的描述。
1.1什么是FDTD？时域有限差分⽅法已经成为⽬前最新的在复杂⼏何条件下解决麦克斯韦⽅程的⽅法。
它是⼀个完全的⽮量⽅法，既给出时域也给出频域的信息，它给电磁学和光⼦学的所有类型问题都提供了独特的视⾓。
这个⽅法在空间和时间上都是离散的。
电磁场和⽬标结构材料都在⼀种⽤所谓的Yee元胞组成的独⽴的⽹孔中来描述。
麦克斯韦⽅程在离散的时域中解决，所⽤时间步长和光通过⽹孔尺⼨所⽤时间有关。
当⽹孔⼤⼩趋于零时，这个⽅法确切的描述了麦克斯韦⽅程。
供模拟的结构可以有各种各样的电磁材料特性。
多种源可以加⼊到模拟中，连续迭代（重复）可以使电磁场随时间传播。
⼀般的，模拟运⾏后会直到在模拟区域基本上没有电磁场剩下才停⽌。
时域信息可以在任何空间点被记录。
这些数据可以在模拟的时候记录下来，也可以作为⼀系列快照在任何⽤户定义的时间记录下来。
任何空间点的频域信息可能可以通过对该点时域信息的傅⾥叶变换得到。
因⽽在⼀个简单的模拟中得到的基于能流和模型⽂件的频率可能分布在很⼴的频率范围。
另外，FDTD获取的近场结果可能被转成远场的，这对于研究散射是很重要的。
1.2第⼀步：创建物理结构版图编辑器（图略）⽤Structures列表创建⼏何结构。
他们的特性⽤EDIT编辑。
⼯具栏，在左边。
⽤Aligning按钮安排对象的位置。
材料特性：可⾃⾏定义或从数据库中选择。
1.3第⼆步：设置模拟区域和时间⽤ADD SIMULATION REGION设置：模拟区域，其⼤⼩和位置，⽹格精度，合适的边界条件。
FDTD-Solutions8.6使用指南
第一部分简介本入门指南对FDTD Solutions进行初步介绍，并演示如何模拟一些简单的体系。
在涉及电磁辐射在复杂媒介中转播方面的许多应用过程的设计和分析方面，FDTD算法非常有用。
特别适用于描述光线在具有较强散射和衍射特性的物体的入射以及传播。
而其它一些可选择的采用近似模型的计算方法，通常给出的结果不太精确。
FDTD Solutions可用来解决工程方面的许多实际问题，包括：●集成光学器件●显示技术●光学存储设备●OLED 设计●生物光子传感器●等离子体极化声子共振设备●光波导器件●光子晶体的设备●LCD设备FDTD Solutions是一种可处理这方面许多实际问题的可靠、易用、通用的开发工具。
简介部分对FDTD方法进行大概说明，并初步介绍使用方法。
随后是一些范例，并给出建模的每个步骤，这样你就可以建模并进行模拟计算。
1.1 什么是FDTD?时域有限差分（Finite Difference Time Domain：FDTD）法已经成为求解复杂几何体麦克斯韦方程的比较先进的方法。
并且完全以矢量法给出时域和频域方面的信息，有助于对电磁学以及光子学的各种类型的问题以及FDTD的应用有更深入的了解。
该技术在空间和时间上采用离散方式。
电磁场以及结构材料独立的的Yee元胞网格所描述，在时间上采用离散方式解麦克斯韦方程，所选用的时间步长在整个光速范围同元胞大小相关，当元胞大小趋于零时，可得到麦克斯韦方程的严格解。
模拟结构单元材料的电磁特性可以在很大范围变化。
可以将光源加入到模拟中，采用FDTD方法可以计算电磁场是如何从光源通过结构单元的。
在电磁波传播期间采用连续迭代方法进行计算。
通常情况下直到模拟区间没有电磁场存在时，模拟计算过程才停止。
在任何空间点（或点群）均可以记录时域信息。
这类数据既可以在模拟过程记录下来，也可以在用户规定的时间以一系列“快照”的方式记录下来。
同样也可能得到任何空间点（或点群）的频域信息，即通过对该点的时域信息进行傅里叶变换而得到。
FDTD软件介绍及案例分析一
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CMOS图像传感器像素设计
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CMOS图像传感器像素设计
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CMOS图像传感器像素设计
• 第四步:点扩展函数计算通过时域有限差分算法解CMOS影 像感测器 相声可表征空间光通过点扩展函数——多少接收信号量
3
二：FDTD Solutions软件介绍—特点
2、软件特点： • 该软件用于下一代光子学产品的精确、多功能、高性能仿真
设计 -精确严格求解3维矢量麦克斯韦方程 -是学术界尖端研究和工业界产品开发 -易学易用的设计工具 -及时地充分利用高性能计算技术 • 该软件可解决具有挑战性关键设计的技术 -能高效准确地模拟色散材料的难题 -独有的多系数材料模型 -为准确描述色散材料的性质提供了理想的工具
一：公司背景介绍
1、公司介绍 • FDTD Solutions软件由加拿大Lumerical Solutions公司出品。
该公司成立于2003年，总部位于加拿大温哥华。用户用该 公司软件已发表大量高影响因子论文，并被许多国际著名 大公司和学术团队所使用 • 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
铬二进制掩码是表现为建设布局编辑FDTD的解决方案。面 具的模型由一个周期性阵列的十字形空缺CD = 2λ 。布局编 辑器提供了一个全面的观点的结构模型和数据来源和监视器 用于进行计算。几个例子如何做这个显示在下面。
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FDTD数值仿真软件在光电子技术课程中的应用研究
FDTD数值仿真软件在光电子技术课程中的应用研究作者：王本新来源：《价值工程》2018年第29期摘要：FDTD 数值仿真软件自2003年由加拿大Lumerical Solutions公司研发以来，由于其兼具精准和可信赖的计算结果。
近年来，该数值仿真软件不仅得到了广大科研工作者的广泛关注和应用，而且在很多高科技企业内部也得到了普遍认可。
然而该数值仿真软件对在校大学生来说是非常陌生的。
本文以江南大学理学院光电子技术课程为例，介绍该数值仿真软件在创新教学与理论操作中的应用，本着扩展本专业学生的科研视野，提升学生的综合素质和竞争力为目的开展本项研究工作。
Abstract： FDTD numerical simulation software has been developed by Canada Lumerical Solutions since 2003. Owing of its accurate and reliable calculation results， in recent years， this software has not only been widely concerned and applied by many researchers， but also widely recognized in many high-tech enterprises. However， this software is very strange for college students. Tasking the optoelectronic technology course of Jiangnan University as an example， this paper introduces the application the numerical simulation software in the innovation teaching and theoretical operation， and carries out this research work in the aim of expanding the scientific research field of the students in this major and promoting the comprehensive quality and competitiveness of the students.关键词：FDTD数值仿真软件；光电子技术；理论实验Key words： FDTD numerical simulation software；optoelectronic technology；theoretical experiment中图分类号：O463+.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）29-0296-02随着科技的迅猛发展，与光电相关的领域得到了快速的发展，而光电领域的快速发展是建立在各式各样结构模型的基础上发展而来的。
微纳光子学设计分析软件FDTD Solutions专题资料集锦(三)
菱形金属纳米粒子光学性质的研究.rar
金属纳米粒子的光学性质与金属纳米粒子的组成、形状、尺寸及周围的介电 常数有关。利用时域有限差分法研究菱形纳米粒子的尺寸与其消光特性关系, 发现粒子尺寸的大小对其消光谱共振峰有较大影响, 随着粒子尺寸的增大, 消光谱共振峰可分裂成两个或多个共振峰。
磁光光纤光栅滤波器的全光时钟提取性能研究.rar
微纳光子学设计分析软件 FDTD Solutions专题
资料集锦（三）
更新时间：2015-1-6
以下是小编整理的一些有关微纳光子学设计分析软件FDTD Solutions专题 资料（三）,其中包括了有关软件FDTD Solutions相关文档下载。有关文档的 下载，可以到研发埠网站的专题模块，输入相应的专题名，搜索到相应的专 题米颗粒的制备及其光散射特性.rar
采用热蒸发的方法在玻璃衬底上蒸镀厚度为 32 nm 的银薄膜，在氮气中退火 形成银纳米颗粒)利用 X 射线衍射仪（XRD）L扫描电子显微镜（SEM）和原子 力显微镜（AFM）研究了不同退火温度对银纳米颗粒的结晶特性和形貌的影响 ，并用光散射仪研究了其光散射特性)结果表明，随着退火温度的升高，银薄 膜从连续状逐渐变为分离状)在退火温度为 400 -时形成完全分离的半球颗粒 ，颗粒大小集中在 360 nm 左右，平均高度约为 250 nm，在散射角大于 252 时，银纳米颗粒对光的散射较强.
三角结构三芯光子晶体光纤中的模式耦合特性分析.rar
基于耦合模理论，得出了三角结构三芯光子晶体光纤( TTC-PCF) 的耦合模方 程. 数值模拟研究了该结构中纤芯间的定向耦合特性，分析了光纤结构及入 射波长对耦合系数的影响以及入射光振幅比对纤芯间能量耦合特性的 影响. 结果表明，通过调节入射光振幅比实现对纤芯间耦合强度的连续调节. 对比了耦合模理论与束传播法得到的结果，两者表现出很好的一致性. 结合 TTC-PC展现的独特耦合传输性能，讨论了其在耦合强度连续可调光纤定向耦 合器和大模场光纤激光器的研究.rar
lumerical solutions 案例
lumerical solutions 案例摘要：一、引言1.介绍Lumerical Solutions公司2.阐述案例背景二、公司发展历程1.成立背景2.主要发展阶段3.业务范围拓展三、案例分析1.项目简介2.解决方案概述3.实施过程4.成果展示四、成功经验与启示1.技术优势2.团队合作3.创新思维4.持续改进五、展望未来1.行业发展趋势2.公司发展战略3.持续创新与突破正文：一、引言Lumerical Solutions公司，作为一家专注于光学设计和仿真软件开发的高科技公司，凭借其卓越的技术实力和不断创新的精神，赢得了业界的广泛认可。
本文将通过一个具体的案例，来阐述Lumerical Solutions如何为客户提供优质的服务和解决方案。
二、公司发展历程Lumerical Solutions成立于21世纪初，总部位于加拿大温哥华，致力于为光子学、光通信、半导体照明等领域的企业和研究机构提供高效的光学设计和仿真软件。
公司成立初期，凭借一款名为“Lumerical FDTD”的光学仿真软件，迅速在市场上站稳脚跟。
随着业务的发展，公司不断拓展产品线，陆续推出了多款针对不同应用领域的软件。
三、案例分析在这个案例中，一家从事光通信设备制造的客户面临着一个复杂的光学问题，需要寻找合适的解决方案。
Lumerical Solutions团队在了解客户需求后，提供了全面的解决方案，包括软件的使用培训、仿真模型的构建以及结果分析。
在实施过程中，Lumerical Solutions的技术团队与客户紧密合作，确保项目顺利进行。
最终，通过Lumerical Solutions的软件，客户成功地解决了问题，提高了产品性能。
四、成功经验与启示Lumerical Solutions在这个案例中的成功，得益于多方面因素。
首先，公司拥有强大的技术实力，其光学设计和仿真软件在业界具有较高的声誉。
其次，团队合作发挥了重要作用，公司员工与客户共同努力，确保项目的顺利推进。
FDTD_solutions操作案例1
以上面图像为例子，设置时只需要设置一个周期，然后将边界设为周期结构即可。
1.打开fdtd软件
2.单击structures设置结构。
3.选中物体单击右键设置参数。
给结构命名，x,y,z确定结构在各个方向上的范围。
5设置选中结构的材料，如果material里有想要的材料直接选中即可，没有的可以通过查询，将其折射率直接输入到index中。
6.当结构重叠时，可勾选下面按钮，设置重叠部分的优先性，数字越小优先性越高。
7.设置基底上的光栅结构，先设置下层Al。
8.设置中间层PMMA
9.设置上层Al
10.单击Simulation选中region设置模拟区域。
Geometry设置单元结构参数，一般选取一个周期即可，所以X span和Y span就是周期，然后在boundary conditions中将x，y都选为periodic。
点击OK.
11.在Source中选取plane wave，genaral中入射方向改为向下入射，geometry中X span和Y span选取的要比周期大，Frequency/wavelength中改变入射波长范围。
12.在Monitor中选取frequency domain field and power探测器。
勾选第一项，将frequency points变为200，将探测器放于光源上方探测反射率。
还可以在选取一个探测器放于下方探测投射，一次模拟可以放入多个探测器。
13.结构设置完成之后，点击RUN，运行，待运行完毕后，选择对应的探测器，可以看出探测到的结果。
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2012 2011 2010
2008
2006 2005 2004 1998
1.上海海基盛元 — 公司文化
共享成功
社会责任
真诚服务
幸福快乐
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自适应网格 简化的监视器获得输出数据 利用覆盖区减少网格点数
• 仿真速度快（最快）
超短的脉冲光源 需要的内存少 并行计算
• 结果精确
多系数材料建模 共形网格技术
• 可以仿真各种材料：介质，金属，半导体，非线性，各向异性，增益 • 其它特点
15 软件商城：/ （各类科研与工程软件）赵海军：136 4166 4322
包含扫描与优化 ……
4.特点优势 — FDTD Solutions 8.0最新功能
1）用户可以自定义色散材料、增益材料、各向异性材料和非线性材料
：非对角各向异性材料，包括液晶材料和磁光材料 ：含内嵌的x(2)材料和顺磁性材料
2）改变了分析和视觉化工具
：增加了结果管理器Results Manager, 可以直接观看结果数据 ：增加了视觉化器Visualizer, 可以用于图示分析 ：数据可以保存在监视器里面
上海总部
华南办事处
无锡东方海基软件开发有限公司
3 软件商城：/ （各类科研与工程软件）赵海军：136 4166 4322
1.上海海基盛元 — 理念与使命
理 念
国内领先的专业工程软
件、管理软件以及服务 的提供商
使 命
提供行业领先的仿真分 析以及信息化管理的解 决方案，从而帮助客户 提高产品研制水平、缩 短产品研制周期、降低 产品研制费用，使其在 激烈的产品竞争中处于 领先地位
4 软件商城：/ （各类科研与工程软件）赵海军：136 4166 4322
1.上海海基盛元 — 业务
CAE软件推广
流体力学、结构力学、电磁学、 声学、颗粒学、微纳光学等 由专业的硕士、博士组成的技 术团队
CAE咨询服务
CAE培训中心 研发软件商城 工程流体网
FDTD Solutions — 专业的微纳光学仿真软件
技术工程师：赵海军 Tel：136 4166 4322 ；E-mail：zhaohj@
主要内容
上海海基盛元简介 背景介绍 适用范围 特点优势 应用案例 部分客户 授权方式及建议 技术支持
领域的科学家和著名专家合作。
用户使用该软件已经发表了大量高影响因子的学术论文，而且许多国内著名的大公司 和学术团队都在使用。(＞500篇)
• • Deterministic Coupling of Single Quantum Dots to Single Nanocavity Modes. Science, 308, 1158 (2005) N. Yu, P. Genevet, M. A. Kats, F. Aieta, J.-P. Tetienne, F. Capasso, and Z. Gaburro, ―Light propagation with phase discontinuities: generalized laws of reflection and refraction,‖ Science334, 333–337 (2011).
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3.适用范围 — 微纳光学器件
Lumerical的产品可以精确模拟多种微纳光学器件
Photonic crystals Bandstructures Plasmonics CMOS Image sensors
– 提供大容量、宽频带、极高速和超小型光电子器件/系统和终端消费 产品 – 太阳能光伏器件、固体照明、图像传感器
8 软件商城：/ （各类科研与工程软件）赵海军：136 4166 4322
2.背景介绍 — 纳米光学正在推动工业领域的变革
• 当前我们正在经历微纳光学的影响
3）增加了可以任意旋转的模式分解监视器
4）模式光源也可以任意旋转
5）合并了2维和3维操作界面
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FDTD Solutions running on world’s fastest computers –recent initiatives
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3.适用范围
• 生物光子学 – 生物组织/细胞成像 – 表面等离子体器件 – 纳米粒子散射 – 集成光学传感器 照明技术 – OLED/LED 光能提取的优化 – 光辐射性能计算 显示技术 – 纳米线栅偏振器件 – 数字微反射镜器件 光通讯 – 环形谐振腔 – 光波导 – 光分束、偏振、环形器等 – 光学滤光器 – 带隙结构、光子晶体微腔器件 – 光子晶体垂直腔表面发射激光器 – 光栅元件
2.背景介绍 — Nano photonics
• 微纳光学/光子学：
– 涉及光在纳米尺度上光的特性 – 研究新颖的光的性质 – 具有电子学所没有的功能 （光辐射、探测、传感、成像等）但同时 也需要电子学
• 技术：
– 可实际应用、功能强大和高效的光学/光电子器件/系统 – 可以和微电子学集成
• 工业：
http://scholar.google.ca/scholar?hl=en&q=lumerical%2 C+fdtd&as_sdt=0%2C5&as_ylo=2011&as_vis=0 http://scholar.google.ca/scholar?hl=en&q=lumerical%2 C+nonlinear&btnG=&as_sdt=1%2C5&as_sdtp=
Lumerical 提供高性能设 计工具
10 软件商城：/ （各类科研与工程软件）赵海军：136 4166 4322
2.背景介绍 — Lumerical产品
加拿大Lumerical 公司专注于为纳米光子器件/系统设计领域提供优秀软件 Lumerical公司成立于2003年，总部位于加拿大温哥华，该公司和国际上众多纳米光学
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5.应用案例 — 何时使用FDTD Solutions ？
反射定律： c = 41.8，R = 100%
l = 0.4 um
R=95% R=100%
l = 4 um
R=52%
T=5%
: : : : : 数据存储(e.g. DVDs) 数码相机 手机 显示和照明 …
而且我们期望更多的变化 市场需求以两位数字的速度增加:
: : : : : : : 通讯 家用消费电子 成像和传感 信息技术 生物医学 安全 …
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4.特点优势 — FDTD method方法优点
精确
普遍适用
能模拟任意的复杂形状
可以获得宽谱结果
l1
l2
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4.特点优势 — FDTD Solutions独特优势
• 需要内存少
结论：当特征尺寸在波 20 um 长量级时，就应该使用 FDTD Solutions
T=48%
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5.应用案例 1 — Thin film silicon solar cell photovoltaics
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光传感和成像 – CMOS/CCD 图像传感器 – 近场光学显微镜 – 微光学探针 – 相衬光学显微镜 光存储 – DVD 表面设计，蓝光Blu-ray设计 半导体（器件）制造工业 – 深紫外DUV 光刻术模拟 – 表面等离子体谐振干涉型纳米光刻术 – 晶片和掩模检查和计量 太阳能光伏器件 ：薄膜太阳能电池 太赫兹器件 超材料和负折射率器件 光学镊子 非线性光学 …
企业研发、创新服务提供商
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1.上海海基盛元 — 产品
2012年引进Mentor Graphics 系列产品
2011年引进Lumerical系列产品 2011年引进WITNESS 2011年引进gPROMS 2010年引进 Barracuda 2010年引进HOBBIES 2008年引进ACTRAN 2008年引进Pumplinx 2006年引进EDEM 2005年引进MpCCI 2005年Hi-Key TDM 开发 2004年引进Infolytica 2004年引进 Flowmaster 1998年引进 Fluent
2.背景介绍 — 光电子器件或系统在微纳光学的挑战
材料: 宽光谱色散，吸收，含金属、半导体、电介质等 结构: 复杂化 设计: 时域/频域算法
光学：矢量麦克斯韦方程 电学：漂移-扩散方程 系统：散射矩阵
仿真：耗时
多学科、多领域、多算法！
制造：耗时、成本高昂 测试与计量：耗时、成本高昂 兼容性与系统集成，行业标准 环境、安全问题
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1.上海海基盛元 — 公司架构
北京总部 北 京 海 基 科 技 发 展 有 限 责 任 公 司 北京海基嘉盛科技有限公司
西南办事处
华中办事处 西北办事处
上海海基盛元信息科技有限公司