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ソルバー

Lumericalソルバー詳細

DEVICE Suite

■FDTD

FDTDは最も汎用的に使用でき、様々なフォトニックデバイスの光学解析にご利用頂けます。
含まれるソルバー：FDTD、STACK、RCWA




  • ・FDTD
    FDTD法(有限差分時間領域法)により、電磁界分布の時間変化をシミュレーションで求めます。
    領域を細かいメッシュで区切ってマクスウェル方程式を直接計算しますので、形状の制限がなく汎用的なソルバーです。
    Zemaxの物理光学伝搬機能への電磁場データ出力、Speosへの量子効率出力、Speos・Zemaxへの光源・BSDF・回折効率出力など光線追跡ソフトと連携した解析も可能です。
    応用例：OLED、VCSEL、レーザー、SPAD、CMOSイメージセンサー、回折格子、メタレンズ、グレーティングカプラー、プラズモニクス、フォトニック結晶など
    ・STACK
    多層膜構造に特化したソルバーで、解析的な方法を使うことで直接マクスウェル方程式を解くよりも高速に結果が得られます。
    応用例：反射防止膜、フィルター、有機EL、VCSELなど
    ・RCWA
    層の形状が周期的に変化する構造に対して特化したソルバーで、条件にもよりますがシミュレーション時間がFDTDに比べて短いという利点があります。
    RCWA法で回折効率などを計算し、Speos・Zemaxといった光線追跡ソフトと連携した解析も可能です。
    応用例：フォトニック結晶、ARグラス、メタレンズ、回折素子など

■ MODE

MODEは主に光導波路やカプラー等のデバイス設計と解析に最適な製品です。
導波路デバイスのモード解析・伝搬解析、結合効率の解析などを効率的に行えます。
含まれるソルバー：varFDTD、EME、FDE



  • ・varFDTD
    3次元構造モデルの解析を2次元実効屈折率モデルのFDTD解析で代替することで、大幅に計算負荷を減らしてシミュレーションを行います。
    応用例：リング共振器、リング変調器、アレイ導波路回折格子、テーパー導波路など
    ・EME
    EME（固有モード展開）法はマクスウェルの方程式を解くための周波数領域法で、FDTD法と比べて伝搬距離が長い導波路デバイスの計算に適しています。
    また、反射を考慮でき、高屈折率差や伝搬角等の制約条件が無い点がBPM法と比較して優れています。
    応用例：スポットサイズコンバータ、ファイバーブラッググレーティング、位相シフトブラッググレーティング、MMIカプラーなど
    ・FDE
    FDE（有限差分固有モード）法は断面メッシュでMaxwellの方程式を解くことにより、モード分布・実効屈折率等の導波路特性を解析します。
    曲げ構造を含む様々な断面形状の導波路に対して解析することができ、周波数依存性から群遅延・分散なども計算が可能です。
    また、シミュレーション時間がFDTDに比べて短いという利点があります。
    応用例：導波路、位相シフタ、マッハツェンダ変調器、フォトニック結晶ファイバーなど

■Multiphysics

Multiphysicsは光と熱、電気との連成解析が可能な製品です。
ここで紹介するソルバーはMQWを除いて有限要素法（三角形または四面体のメッシュ）を用いてシミュレーションを行います。
含まれるソルバー：CHARGE、MQW、DGTD、FEEM、HEAT



  • ・CHARGE
    静電ポテンシャル（ポアソンの方程式）と自由キャリア密度（ドリフト拡散の式）を記述する連立方程式を自己矛盾なく解くことで、シミュレーションを行います。
    応用例：CMOSイメージセンサー、フォトディテクタ、マッハツェンダ変調器、太陽電池、MOSFETなど
    ・HEAT
    熱の伝導やジュール熱を計算します。伝導、対流、放射などの効果に加えて、光や電気により発生した熱を考慮することもできます。
    応用例：プラズモニックナノ構造、熱調整型導波管、マイクロボロメータなど
    ・MQW
    原子レベルの薄い半導体層における量子力学的挙動をシミュレーションし、多重量子井戸構造におけるバンド構造、ゲイン、自然放出などを計算します。
    応用例：レーザー、電界吸収変調器など
    ・GDTD
    不連続Galerkin時間領域法に基づき、有限要素法でマクスウェルの方程式を解いて電磁場を計算します。FDTDとは異なり三角形・四面体のメッシュが用いられるため、FDTD法と比較して曲面を持つ場合、金属誘電体界面など電場が不連続になる場合などに有効です。
    応用例：プラズモニック共振器、色プラズモニック偏光子など
    ・FEEM
    固有モード法に基づいてマクスウェルの方程式を解いてシミュレーションを行い、周波数領域で導波路またはファイバーの2D断面によってサポートされるモードを計算します。
    高次の多項式基底関数を使うことで、複雑な形状をもつ導波路におけるモードを解析することが可能となります。
    応用例：熱調整型導波路、曲げ導波路など

SYSTEM Suite

■ INTERCONNECT

光回路、光システムを解析するソルバーで、マルチモード、双方向、マルチチャンネルの解析が可能です。
豊富なライブラリからコンポーネントを選択して簡易にモデルを構築でき、時間領域サンプルモード/ブロックモード・周波数領域の解析を行えます。
応用例：LiDAR、光通信機、レーザー、NLS Gateなどのシステム解析

■CML Compiler

特性測定結果とFDTDなどのデバイスシミュレーション結果のデータソースから、INTERCONNECTおよびVerilog-AのフォトニックCML(コンパクトモデルライブラリ)を
作成します。IPの保護やメンテナンス、品質保証に係る統計解析のサポートも可能です。