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

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CrystalWave
光子晶体设计工具
●专业2D和3D光子晶格编辑器
8 X5 R) R# K- L1 p! O●2D和3D FDTD引擎
●高速FEFD引擎
●32位和64位版本
●真正SMP，使用多核计算机进行FDTD快速计算
" S( h; k: j6 f$ E●FDTD集群，用于Windows和Linux系统
●唯一的有源FDTD，用于光子晶体激光器仿真
* j" K! h) F# r9 ]- X; t5 O1 {●轻松创建晶格，编辑量多达10000
●使用PWE引擎计算能带图和Bloch模式
5 ~: a$ r) b2 G  \2 e9 g●Drude、Lorentz、Debye等材料色散模型，可以精确用于金属
* q( Y6 t/ d- Z2 \8 f. `- m●FDTD傅里叶分析输出：每次运算都会生出光谱响应
●输出GDS-II格式
+ ~" Y3 t, W8 ^9 v3 m) @1 |( o% m●使用Kallistos自动优化
●约束系统
" a& c. H( U, }●自动脚本
$ O  t( ]9 j2 s8 @; f& ]: M什么是 CrystalWave
, S/ B7 o; v- Y* s4 |. X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。
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
; E$ U: O# ~( m5 g( c" F4 m% [: j12
  z- q3 i' r2 I) \& q/ q% [. G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。
( r8 E) r; @: U4 lLayout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
: `% J- Y6 F1 M' E●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
$ o0 {+ e2 q# }8 J  x* V8 q" B●带有球形原子的菱形、立方体、BCC和FCC 3D晶格
●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
! P- C+ h0 z- X+ U●很容易改变原子群的外形，也可增加和编辑指定的原子
' N) q5 [( S' _! }●任意物体的自由旋转
●随机原子的公差分析
, M/ {- T3 z  G( t6 k9 @  O) h●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
6 u( @# q0 L& h% T●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°
●在晶格中定义常规波导和锥形波导
" ^3 i1 P4 S, o% s: f6 [/ C●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
●多重撤消/再撤消
●用表达式和指定参数定义结构
●自动参数扫描
●连接元件，建立更复杂的约束系统
●脚本系统，自动建立复杂的结构
任意原子和晶格：
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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6 b- l. H2 P6 Q3 l( a3 U$ B. g/ w2 v7 X) v2D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。
FDTD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。
特点：
1 V, t- f! f8 z$ N6 _$ u●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
7 ]! `3 @3 t# v1 h% t●快速的优化引擎
●支持多CPU处理
2 Z! u7 d1 g( S/ {1 J7 [●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
0 a' K  k- z" o7 y●特有的有源FDTD（可选模块）
, R5 i( D* Q8 v8 N1 u% _# k2 x●支持64位操作系统
( e+ q' o' m& M' I9 V& t* M: f  Y●特殊的技术，减少内存的使用
. F5 n. P4 B5 l●使用FIMMWAVE中全矢量模式求解器计算模式剖面
' Q/ B- E* G  R. W4 }5 g& N14
●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
Y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）
& k) K2 H, o5 F7 a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：
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。