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physics光器件仿真技术介绍中仿科技安琳(LynnAn)May28,SOL光器件仿真• 光学分析– 光路分析(成像分析)– 光场分析(电磁场分布)• 多物理场拓展分析– 电-光效应– 磁-光效应– 热、结构、光学耦合分析– 光-力效应– 微流体中的光力效应– 半导体物理– SOL光学分析方法D>>λD>λD~λ光路分析求解包络全波求解束包络法光线追迹频域/时域(BEM)几何光学范畴波动光学模块精细度增加计算量增大仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation光线追迹• 适用于结构尺寸远远大于波长的情况• 忽略光的波动性,相当于认为波长为0,频率无限大• 可支持复杂的几何结构和材料• 不能考虑衍射效应• 电磁热只能在表面估算,没有作用深度和体分布,强烈依赖用户经验• 我们正在积极开发几何光学模块,发布日期未定。仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation全波求解• 适用于特征尺寸和波长可比拟器件仿真• 最大网格单元尺寸hmax必须是波长的几分之一– 比如最常见的情况,hmax=λ/6.• 局限性:– 谐振腔体积5umx5umx500um=12500um3.– ==>hmax=73nm.– 需要的网格单元数12500/=31000000!– 仅剖分网格,就需要大约25GBRAM!仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation束包络法(BeamEnvelopesMethod)Electricfield,E(x)Electricfieldenvelope,E1(x)xE(x)=E1(x)exp(-jk1x)仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation束包络法(BeamEnvelopesMethod)Electricfield,E(x)Electricfieldenvelope,E1(x)*****xE(x)=E1(x)exp(-jk1x)|dE1/dx|<<|k1E1|仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation数学描述• E(r)=E1(r)exp(-jk1r)Helmholtz方程−12• ∇×[µr∇×E]−k0εrcE=0−12整理为(−∇k1)×[µr(−∇k1)×E1]−k0εrcE1=0• 以上为严格推导,未引入任何假设• 作为对比,传统的束传播法(BPM)也是求解包络,但引入了慢变包络近似(SVEA),SOL的束包络法没有引入任何近似假设。SOL波动光学模块的光场分析仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation光场分析• 腔模分析– 特征值问题– 谐振腔、波导、光栅、光子晶体等结构的特征频率及模场分析• 传输场/散射场分析– 光源辐照条件下的光场分布– 反射谱、透射谱• 损耗/增益介质的处理– 宏观处理方法(复介电常数/复折射率)– 微观处理方法(耦合电子振荡模型/载流子运移方程/激光器速率方程等)• 普通介质的处理– 色散模型– 非线性效应仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation