| linda |
2009-11-05 09:57 |
CrystalWave——光子晶体的设计工具
什么是CrystalWave？CrystalWave已经随着2D晶格和3D晶格光子晶体结构设计和模拟的成长发展起来了。它包括晶格结构输出编辑器，强大的模拟工具和任务文件生成器。 /iJsa&W}
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你可以试着用常用的图形工具列出光子晶体的回路。这样你会发现它会耗费几个小时，修改也会用几个小时。单单在图形输出的时间，CrystalWave就会节省几个小时，举例有500+洞的晶格结构，一条线的缺陷就是四个简单的操作。 Cv/3-&5S
光子晶体的回路是由一系列在六角形晶格上的洞组成的典型的结构，在SOI 或GaAs/AlGaAs或其它基底垂直蚀刻。 CrystalWave让列出任意外形有洞的结构并不很重要，在六边形，矩形或其它规则的晶格，给晶格增加单一和线的缺陷，增加单一的不规则外形半径活其它特点的洞 _X@ Q`d
ymT]ow6C
●专业的光子晶格编辑器可以编辑大于100000的洞 }=.C~f]A
●改进的快速2D和3D FDTD引擎，包括色散材料，非线性，各向异性，渗透性的，网格下的 Z- M4J;J@}
●频域传播引擎，无与伦比的速度 j 20m Z
●用PWE方法计算带宽的图和布拉格模式 9*Fc+/
●命名的可变系统和自动参数扫描仪 l{VJaZ $M
●用层结构输出到GDS-II（支持单元） F=f9##Y?7M
●撤消/再撤消，用鼠标编辑或用文本输入控制 wRq
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●用Kallistos自动优化 >S S^qjh/
●丛生的版本已经实现 2z1r |?l
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Layout/Mask 编辑器的特点 R;uP^
·六边形，矩形或任意的晶格外形—用户可以给出晶格矢量的方向和晶格间距 +vPCr&40
·原子可能是圆形的，椭圆的，矩形的，规则或不规则的多边形 4{b/Nv :b
·任意外形的原子剖面即圆形的底部，锥形的四壁 o[S
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·任意定位单一或线缺陷 u/wWD @ ,
·很容易改变原子群的外形，增加和编辑特殊的原子 k9c`[M
·任意物体的自由旋转 GkKoc v
·任意原子的公差分析 } /g1
·有效的编辑器设计：可以迅速编辑有一万原子的大结构 >R.!Qze\G
·多样的晶体—即在某一区域晶格矢量为0° 和60°，而在另一区域为5° 和 65° 1 -R4A7+3
·附加的其它特点，在晶格中定义常规的和锥形的波导 n:Dr< q .
·使用层结构（GDS-II单元）输出到GDS-II，可以明显地减小文件的大小 E.^u:0:P
·广泛的多面的蚀刻／再生长系统，非垂直的蚀刻和各向异性的蚀刻 =H^~"16
·多重的撤消／再撤消 HD z"i
·用表达式和指定的参数定义你的结构 j tqU`|FSQ
·简单生成的设计图形的自动图形扫描仪 En0hjXa
·将元件连接，建立更复杂的限制系统 eEeK ] 8@
·手稿系统允许你在自动的状态建立复杂的标题性的结构 SV^[)p )
选项 6*I=%
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看看下面，关于可以增加到CrystalWave选项的细节 (D\`:1g
[attachment=22224] 1W9uWkk_ d
FDTD引擎(选项) Yof ]
CrystalWave框架中包括了高效率的FDTD（有限差时域）引擎，模拟光线在设计中的传播。它是为光子晶体模拟特别编写，充分利用晶格结构。这个应用程序比普通目的的FDTD功率更有效。 :K!L-*>A9
特点 T'N/A9{q
·快速的优化引擎 yPH5/5;,
·特殊的技巧，减少内存的使用，可以模拟大的结构 ,ZnL3 8GW
·色散的材料，包括Drude, Debye 和Lorentz模型的材料 *4l6+#W
·各向异性的材料 =CaSd|
·导磁率 B""=&( Yu
·非线性的 \ x"BgLSE
·支持2D和3D的模拟，在同一设计中可以完成 u#3Cst8Y
·Sub-gridding，在需要的地方增加，这样或4到64倍的加快你的设计 ETfoL.d$(
·大范围的光源，平面波，高斯光束，偶极子，波导模式，所以可实现的像CW或脉冲包线 +V#dJ[,8;.
·不相干的宽带的自发发射的模拟 `>0(N.'T
·链接到FIMMWAVE（强大的完全矢量的求解） 1\5po^Oioy
·PM，材料，磁性的或周期边界 p
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·传播变化场的运行时间监控 xB}B1H%
后加工处理 F5\{`
·通过点击和拖动传感器来测量功率流量和场剖面 -?ebkHe
·光谱分析的ＦＦＴ计算 *bi;mQ
·波导模式的重积分 5J3K3
·多样的图形测量法――净通量和波长，场和时间，场和所给波导的位置丛（Clustering） IN"6 =2:
FDTD引擎的丛生版本在Windows 和Linux都可以实现。见手册。 WX $AOnEv
[attachment=22225] rP}0B/
右图：在3D FDTD中模拟的ｙ连接器的传输光谱（蓝线）。这个装置是用自动优化设计的（Kallistos），优化成高的传输效率和大范围的带宽。人工设计的实验室测量方法产生了具有世界水平的带宽。（参考Uni. St. Andrews, UK） )U{IQE;T#
[attachment=22226] IY|>'}UU#
右图：在PBG晶格用频域引擎缺陷模式的模拟。这个模拟只用了几秒钟，对比在FDTD用了几分钟 L0Z AF2O
[attachment=22227] 85+w\KuEY
频域引擎（选项） kO,vH g$
频域引擎提供了一个强大的完全矢量的2D麦克斯韦求解，是FDTD的理想的补充。使用在Photon Design发展的技术，在几秒钟内可以模拟在给定波长的结构。在很高和很低的结构都能很好的工作，而且是全方位的。应用程序包括快速生产原型，和高共鸣的结构，在FDTD中晶格需要很长的模拟时间。和Kallistos结合后，在以前需要几个月的光子晶体设计只要几个小时。图（上面第三个图）的光子晶体回路是在Kallistos耦合的帮助下设计完成的。 ]yas]5H
[attachment=22228] }] j#C
波带结构分析器 (选项) 1*B'o<?P1
周期晶格的波带结构分析是对于光子晶体回路设计分成重要的出发点。实质上它计算了无限周期结构的结果。这可能是大量的晶格，也可能是一个线缺陷，当线缺陷是单一模拟的恶，它会告诉你晶格是不透明的，等等。 _147d5
分析器会计算光子晶体晶格的两维或三维周期的布拉格模式。它会自动识别结果的带隙，评价剖面任一点的布拉格模式。 '^.3}N{Fo
特点 zB qNE`
·PWE（平面波展开），基于频域最好的计算的引擎 E |=]k
·2D w.Go]dpK
和3D 的模拟模式 8ZDWaq8^2N
·生成偏振的TM和TM w/k波带图 JiiYl&#
·很容易做出w/k波带图上任意点的布拉格模式图 vz)zl2F5sY
·CrystalWave框架的综合 ~&+8m=
·笛卡尔和非笛卡尔晶胞的简单的图形说明 P)UpUMt;k
·支持在CrystalWave layout编辑器定义的所有的晶格，矩形的，六边形的，正方形的，椭圆的，或任意外形的原子 CrX1qyR
·理想和损耗的材料 smuQ1.b
·计算有效折射率，群折射率和布拉格模式的散射 w-``kI D
·波带图的自动扫描仪，即与晶格周期和洞大小相反 >7QC>ws%
·利用对称的优化计算速度 DXfQy6k'
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KALLISTOS – 自动优化(选项) p[D,.0SuC
Kallistos 模块在CrystalWave设计组中增加了强大的自动优化功能。它会节省你几小时的的设计时间，而且会得到通过手工反复试验也无法得到的好的设计。你会很容易的找到你所选择的3或4个参数的最合适的位置，或者10个或更多。Photon Design已经使用了这种具有世界领先效率的光激励的晶体组件。 Q7?[@2HN
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这个模块提供了许多最优化的运算方法，你可以从局部和全局来选择。也允许定义你的设计目标（目标方程）在接近或任意的状态，包括使用多波长的最优化来定位宽波带的设计。 E1 |:t$>Ld
这种工具包括改进的可见和交互式工具来传递很大数目生成的数据，这样可以确保你作为设计者的洞察力会提高，而不是自动过程来替代。 v NAQ/Q
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树状图是Kallistos中监测面的一种，用于显示多维问题的全局最优化进程。最大的分支对应着潜在的好的设计。只要点击这些分支就会看到对应的设计。 g|)yM^Vqr6
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