PhotonDesign光波导设计软件-FIMMWAVE

特点：

●任意3D波导的全矢量求解              

●快速、强大的求解引擎，优化矩形波导、光纤波导或散射波导

●对于包含材料在内的复折射率有对应的版本

●对于复杂问题有非常精确的求解方法，比如薄层、低耦合、接近断面等装置

●全面的材料数据库

●快速设计参数扫描

●友好的界面，编辑器的多重选择，   用于设计矩形、圆形、散射光波导或者一系列的几何图形

●支持倾斜和一般张量各向异性

●弯曲模式求解

●高阶模式的精确求解

什么是FIMMWAVE

FIMMWAVE是一款通用、高效的3D波导全矢量模式搜索引擎，包含几乎所有的几何形状，比如SOI、聚合物、蚀刻GaAs/AlGaAs波导、散射LiNbO₃波导、单芯和多芯光纤。

FIMMWAVE包含多样的、高效率的求解器，用于优化常用的矩形结构，常在光电子或具有一般折射率剖面的环形光纤中遇到。FIMMWAVE也可以使用这些方法的近似版本，近似版本对于快速原型是非常理想的。

专业波导设计界面（矩形波导编辑器、环形波导编辑器、模式搜索引擎）

灵活的设计界面

FIMMWAVE由一套专业的视觉设计工具而来，设计具有矩形几何外形的波导，常用于集成光学、具有环形几何外形的光纤波导或更常用的外形波导。也可用在多芯光纤中，使得融合光纤的分析变得很简单。

可以用来模拟无源器件或者使用复引擎模拟任意复杂器件。比如增益层或金属层。

具有良好的可视化工具，方便分析模式曲线。比如，快速预览、2D外形图、3D网格图等等。用户可以在图中添加说明，所有的图都可以打印输出。大部分结果的ASCII文件可以应用于其它程序中。

模拟表面等离子体激元 （大多数FIMMWAVE模式求解器能够精确计算表面等离子体激元。如上图，采用FDM求解器计算电介质层表面10nm镀银层的模式，图中所示TM模强度剖面图。）

Molab

Molab（模式列表生成器）基于一种成熟的计算方法，自动寻找本征模式。Molab界面简单灵活，你只需要输入“*个3阶TE模式”或“有效折射率在3.0到3.14之间的所有模式”等等。Molab会确保找到所有的光学模式，包括一些非常复杂的模式，比如简并模。例如，我们可以找到TE和TM具有相同传播常数的

结构，而不用通过搜寻栅格。Molab 中包括实数求解器和复数求解器。

环形谐振腔弯曲模式

（FMM、FEM、FDM三个求解器都可以用于计算弯曲模式，

比如弯曲波导、微环或微盘中的光传输。）

全面多样的求解器

FMM求解器（FMM Solver）：基于模式匹配方法，优化矩形结构波导，比如晶体轴向生长结构。它是一种全矢量的求解器，有适用于复折射率（比如金属组件和增益波导）的通用版本，也有仅仅适用实折射率结构优化的版本。

此方法的特点是在周围建立一个真实的透明边界条件，有效的处理横向截止点的模式，出现弯曲泄露而不会损失精度。

FMM求解器不使用网格剖分，对于薄层结构来说这是理想的，可以准确、轻松的模拟。

边界条件：PML，磁性的，金属性的，周期性的，阻抗，真实透明的。

各向异性：支持对角张量，ε₁₁=ε₂₂≠ε₃₃。

FDM求解器（FDM Solver）：有限差分模式求解器使用矩形栅格，采用*的*技术，使得结构小于栅格也可以获得精确解。支持增益（损耗）、PMLs、对角介质张量、渐变折射率结构以及寻找弯曲模式。快速、可靠的求解器，能够解决大部分的波导问题，同时具有很好的精度。

包括磁性、金属性、阻抗、周期性边界条件。

FEM求解器（FEM Solver）：有限元模式求解器采用非结构化三角栅格，适用于曲面波导、微小结构和渐变折射率区域。支持PMLs、对角介质张量和弯曲模式，也适用于寻找金属表面等离子体模式。通常它的精度比FDM要高，但求解速度比FDM要慢。

弯曲模式求解器（Bend Mode Solver）：FMM、FEM、FDM求解器的多样性能够计算弯曲波导模式。例如：解决Ψ（x,y,s） =Ψ（x,y）.e^iβs。采用严格的柱坐标公式精确模拟zui大弯曲，计算弯曲损耗、有效折射率和模式剖面的畸变。

有效折射率求解器（Effective Index Solver）：这是一种快速可靠的方法，用于寻找接近2D波导的3D模式的评价（许多脊形结构都属于此类型）。这个求解器使用自行开发的2D求解器（在FMM中也同样使用），这样使得求解器非常的全面。特别的是它可用在*去耦核心结构中。

圆柱求解器（Cylindrical Solver）：这是一种全矢量求解器，它应用于任意折射率的圆形波导，可以查询到金属或透明边界的所有模式。虽然它是一种全矢量求解器，但是圆对称结构使得计算速度非常的快。同时，它也包含标量模式版本。

高斯模式光纤求解器（Gaussian Mode Fiber Solver）：这是一个使用高斯近似得到基模的快速方法，用户只需设计模型的折射率和斑点尺寸即可，而此模型的光纤剖面并不知道。

有限元模式求解器

（FEM求解器是曲面波导的理想求解器，比如光子晶体光纤。

它也是散射波导和倾斜波导的理想求解器。）

全矢量求解器

（用于精确模拟高折射率反差结构。FIMMWAVE给出全部六个电磁场剖面结构，可以模拟微小极化效应。上图所示的是狭缝波导TE模的Ex和Ey剖面图，由FDM求解器计算得到。）

圆柱求解器（基于贝塞尔方程和有限差分方法，是一种全矢量、快速、精确的方法，模拟任意圆柱波导。

复版本可以模拟吸收光纤和金属层，可以通过选择轴向顺序和极化来计算模式，

可以把光纤定义成一组同轴圆柱体，也可在一个三次样条中自动导入剖面数据。）

参数扫描（上图所示双脊波导距离改变时的奇偶模衰减）

设计的多样性：

模式分析：

●限制因子

●波导剖面材料损耗的重积分

●有效折射率和传播常数

●散射和群速度

●有效模式区域

参数扫描：这些程序会快速生成几乎所有需要计算的参数的设计曲线，这些参数是所有输入参数和尺寸的方程。

热量/EO模块：它包括2D Poisson Solver，用于研究波导对热和电场的响应。应用软件包括光热和光电转换设计。

远场计算：在球面、平面投影或者孔径通量（应用于光电探测器仿真）中，使用矢量方程计算远场的本征模。

运行平台：

PC: x86/x64，XP/Vista/Win7, 2G RAM, Core2Duo 1GHz或更高。

全矢量3D模式求解器