光通讯系列软件PhotonDesign之CrystalWave光子晶体设计工具

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CrystalWave
# k8 e& g8 `7 K' I+ x7 [光子晶体设计工具
6 F3 r# V% R6 g+ Z8 c# F! i# e) u●专业2D和3D光子晶格编辑器
●2D和3D FDTD引擎
) Y1 A' l1 h. O. k. L' h●高速FEFD引擎
) |7 z' T% @9 O1 a3 [$ O+ \●32位和64位版本
●真正SMP，使用多核计算机进行FDTD快速计算
●FDTD集群，用于Windows和Linux系统
) u6 O) m  ?% s% t( o9 L4 p' D●唯一的有源FDTD，用于光子晶体激光器仿真
●轻松创建晶格，编辑量多达10000
, i4 `$ J! V* X3 |2 q●使用PWE引擎计算能带图和Bloch模式
9 m: a4 D- s7 ]2 e: R5 r. q" d●Drude、Lorentz、Debye等材料色散模型，可以精确用于金属
●FDTD傅里叶分析输出：每次运算都会生出光谱响应
) d2 T, c) j4 G) C●输出GDS-II格式
●使用Kallistos自动优化
●约束系统
●自动脚本
$ v$ D. T& C' h9 w什么是 CrystalWave
0 \; b& m9 J& z; r1 @9 [" Z伴随着光子晶体结构2D、3D晶格设计和仿真的发展，CrystalWave已经发展成熟。它包括晶格结构编辑器，强大的仿真工具和掩膜文件生成器。
可以采用一个常用的掩膜布局工具指定光子晶体回路，这样你会发现它会耗费几个小时，同时修改也会花费几个小时，而CrystalWave能够节省几个小时。例如，带有500个洞和一条线的缺陷的晶格结构，仅仅需要四个简单的操作。
+ h; [5 A; `& h( s! S3 S0 S光子晶体回路的典型结构是在SOI、GaAs/AlGaAs或其它基底上垂直蚀刻一
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  ]+ S4 A( {+ b! w# U系列六角形晶格。在六边形、矩形或其它规则晶格上，添加单个缺陷和线缺陷，或者添加单个不规则外形或其它特性的洞，CrystalWave使得这些操作变得很容易。
$ v4 g) ^4 C2 r! ~6 T' B- ?2 n: ]Layout和光子晶格编辑器的特点：
●六边形、矩形或任意晶格外形，用户可以指定晶格矢量方向和晶格间距
3 k: [" L/ d7 l* P2 X/ f●2D原子可以是圆形的、椭圆的、矩形的、规则或不规则的多边形
  e9 U- S9 m- h( o% \) h- x●带有球形原子的菱形、立方体、BCC和FCC 3D晶格
# P6 J1 v3 l1 D●任意外形2D原子垂直剖面，比如：圆形的底部，锥形的壁
●任意定位单个或线缺陷
●很容易改变原子群的外形，也可增加和编辑指定的原子
●任意物体的自由旋转
●随机原子的公差分析
●有效的编辑器设计：可以迅速编辑带有上万个原子的大型结构
●使用层结构输出GDS-II格式文件，可以减小文件的大小
●晶体多样化，比如：在某一区域，晶格矢量为0°和60°，而在另一区域为5° 和 65°
9 i3 O9 V& o- \6 U+ Y: ^●在晶格中定义常规波导和锥形波导
# X: u' _; v6 M7 F( T●广泛的多层蚀刻/再生系统，包括非垂直蚀刻和各向异性蚀刻
4 U; ^; ?; ?( M2 F- x4 i●多重撤消/再撤消
●用表达式和指定参数定义结构
+ c! I8 @+ x  t7 T* s* y●自动参数扫描
; u4 t/ c* u1 S, F# n. u●连接元件，建立更复杂的约束系统
( Q8 r7 t2 h$ X0 J●脚本系统，自动建立复杂的结构
9 W  r8 F/ |7 D! `4 E  H$ a# C任意原子和晶格：
' X. J2 ?! D+ z* ~3 `2D晶格编辑器：设定任意晶格的矢量方向和晶格间距。
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$ z- }+ U/ s+ \6 K2D原子编辑器：定义2D原子为一个不规则多边形，指定原子壁厚度为0.1um的氧化层。
6 r: s( ?' \' F" H9 q0 L, fFDTD引擎：
CrystalWave框架中包含一个高效率FDTD（有限时域差分）引擎，模拟光线传播。它是针对光子晶体模拟，充分利用晶格结构。因此它比单一的普通FDTD更有效。
4 c7 D1 G9 f+ q2 F5 I特点：
5 |! p9 g$ W2 w" ?7 j' h; R! g. ]●集成于CrystalWave框架中
●支持2D和3D的模拟，可同时用于一个设计中
4 P8 n( F% A, C0 p●快速的优化引擎
●支持多CPU处理
: q; m$ P: Y! B2 D* l* h●支持Windows和Linux集群处理
●特有的子网格工具，根据需要剖分网格，特别适用于等离子体模拟
●特有的有源FDTD（可选模块）
9 s- D9 E: O4 L) d# M●支持64位操作系统
3 W& h( H! k& f●特殊的技术，减少内存的使用
+ i2 X. L/ M+ b; Q( e! H' h●使用FIMMWAVE中全矢量模式求解器计算模式剖面
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% I' l1 A( S9 N/ ^, |* d% u●多光源选择：平面波、高斯光束、偶极子、波导模式，以及CW、脉冲或者用户自定义时间包络
●PML，金属，磁性的或周期边界
●材料数据库，包括损耗、材料色散、金属等；色散光谱适用于Drude, Debye 和Lorentz模型
●各向异性的材料、导磁率、非线性的
. n# G2 s) u7 l; NY型连接器式光子晶体回路和弯曲仿真，使用FDTD引擎
在3D FDTD中模拟Y连接器（嵌入式）的传输光谱（蓝线）
使用自动优化（Kallistos）设计，得到很高的传输效率和很宽的带宽
FEFD引擎：
4 ^1 _1 H! O9 z0 m频域引擎（FEFD）是一个强大的全矢量的2D麦克斯韦求解器，是FDTD的理想补充。在Photon Design中，仅需几秒钟就可以模拟给定波长的结构。当结构具有很高或很低的Δn时，仍能很好的工作，而且是全方位的。包括快速创建模型和高谐振结构，后者在FDTD中晶格需要很长的模拟时间。与Kallistos结合使用，以前需要优化几个月的设计现在只要几个小时。