fdtd软件介绍及案例分析一

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1、FDTDSolutions软件介绍及案例微纳光学软件www.hikey-sheenray.com目录1、LumericalSolutions公司背景介绍2、FDTDSolutions软件介绍3、FDTDSolutions软件应用范围4、FDTDSolutions应用实例库2www.hikey-sheenray.com一：公司背景介绍1、公司介绍•FDTDSolutions软件由加拿大LumericalSolutions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

2、•FDTDSolutions：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3www.hikey-sheenray.com二：FDTDSolutions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

3、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4www.hikey-sheenray.comFDTDSolutions软件介绍—特点-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•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

4、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-用户可自行导入自己的材料或选择内置材料库中的材料5www.hikey-sheenray.comFDTDSolutions软件介绍—特点•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6www.hikey-sheenray.comFDTDSolutions软件介绍—特点•业界最高级的网格划分-均匀

5、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7www.hikey-sheenray.com三：FDTDSolutions软件应用范围1、应用范围：8www.hikey-sheenray.com四：FDTDSolutions软件应用实例库1、FDTDSolutions应用实例库•CMOS图像传感器像素设计•深紫外线（DUV）光刻仿真•DVD表面分析•LED光提取•纳米粒子散射•纳米线栅偏振器•光子晶体VCSEL•SPR纳米光刻•薄膜太阳能器件•波导微

6、腔9www.hikey-sheenray.com实例一：CMOS图像传感器像素设计1、CMOS图像传感器像素光效率和光学相声优化使用时域有限差分算法解决方案•CMOS图像传感器的成本数码相机系统被减少通过使用较小的像素尺寸。理想的情况是,减少对CMOS图像传感器像素大小可以得到改善图像分辨率、无明显减低噪音信号。作为图像传感器像素尺寸持续减少,有风险的降低光学效率,以及增加光学相声相邻像素图像传感器。这些效应可以减轻通过合适的像素设计和放置透镜以上每一个二极管重定向和集中照射到主动探测器地区。10www.hikey-sheenray.comCMOS图像

7、传感器像素设计•第一步：构建有限差分方案模型的CMOS图像传感器微透镜阵列像素布局编辑显示三维布局的CMOS图像传感器微透镜阵列。每一个图像传感器像素模型包括彩色滤镜,解透镜、金属互连有光盾以上硅活跃的地区和基材。每个像素由四个sub-pixels从中我们可以看到下面的图表:两个绿色、红色和蓝色的。比较模拟性能的理想化设备相对的装置,就能制造的——在这儿,把表面粗糙度测量通过原子力显微镜的测量——可以帮助找出在设计和生产过程的设备性能改善的好处。11www.hikey-sheenray.comCMOS图像传感器像素设计12www.hikey-sheen

8、ray.comCMOS图像传感器像素设计13www.hikey-sheenray.comCMO