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Ansys Lumerical FDTD
光子元件模擬

Ansys Lumerical FDTD 是建立光子元件、製程與材料模型的黃金標準。整合式設計環境提供指令碼功能、進階的後處理和最佳化方法。

Ansys Lumerical FDTD

多功能且可擴充的光子設計,領先業界的選擇

Ansys Lumerical FDTD 是一個光子模擬軟體,可在單一設計環境中整合 FDTD、RCWA 和 STACK 求解器。這能為各種裝置 (如繞射光柵、多層塗層、uLED、CMOS 影像感應器、超穎透鏡和超穎介面) 進行精確分析與最佳化,在多種應用領域中提供業界領先的效能。Ansys Lumerical FDTD 可針對最複雜的設計快速進行虛擬原型製作與數千次迭代驗證。

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    採用 FDTD、RCWA 或 STACK 的先進光子技術
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    多重物理量與多規模工作流程
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    可擴充的 HPC、GPU 與雲端
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    相容於晶圓廠且可自訂的設計
Ansys Lumerical FDTD

簡要規格

Ansys Lumerical FDTD 可與 Ansys Lumerical CML Compiler、Ansys 多物理求解器,Ansys Speos、Ansys Zemax 及第三方電子光子設計自動化 (EPDA) 廠商順暢運作,實現快速、準確、可擴充的光子設計。

  • FDTD 提供效能與精確度
  • 週期性結構分析
  • 多層薄膜分析
  • HPC、GPU 及雲端擴充能力
  • 多規模與多重物理量連接
  • 模擬光柵、極化器與塗層
  • 與 optiSLang 連接進行最佳化
  • 自動化 API
  • 粒子群

2026 年 3 月

最新功能

Ansys Lumerical FDTD 2026 R1 版透過與 Synopsys 的互通整合,強化光子與電子設計流程,並提供先進的 PIC 與 CMOS 感測器設計能力,以及透過 PyLumerical 的 Python 自動化支援,為半導體與電信產業提供可擴充、具備量產準備度的解決方案。

Ansys Lumerical FDTD 2026 R1 Workflow
Sentaurus TCAD-Lumerical FDTD 工作流程

使用 Ansys Lumerical FDTD 最佳化 CMOS 影像感應器設計。順暢載入 TCAD 結構、模擬光學效能,並將結果匯出至 SDevice。處理幾何傳遞、蝕刻偏差、厚度變異,以及電、熱和光學耦合問題。此解決方案非常適合半導體與高科技產業,可為先進光學與電子裝置開發確保準確的模擬。

Py Lumerical FDTD 2026 R1
PyLumerical

透過以 Python 為基礎的解決方案 PyLumerical,順暢地自動化 Lumerical 工具。與 PyAnsys 生態系完全相容,可整合 FDTD、MODE、Multiphysics、INTERCONNECT,以及 OptiSLang、Speos 等其他 Ansys 工具,另外也可搭配開源 Python 程式庫。透過這種高效率的現代方法,簡化工作流程並強化多物理模擬。

Ansys Lumerical FDTD OptoCompiler
OptoCompiler-Lumerical 協同運作

Ansys Lumerical FDTD 與 Synopsys OptoCompiler 順暢協同運作,強化光子元件設計。這項直接橋接功能可運用 CML Compiler for PrimeSim 產生光子 VA 模型,推動電信、半導體與高科技產業創新。運用這套適用於新一代光子技術的強大工具組,提升設計效率。

Ansys Cloud Burst Compute for Ansys Lumerical FDTD
適用 Ansys Lumerical 的 Ansys 雲端突發運算

透過 Ansys Cloud Burst Compute for Ansys Lumerical FDTD 的新功能,體驗靈活且加速的模擬工作流程。輕鬆新增工作、執行 S 參數掃描,並使用符合成本效益的競價型執行個體。此外,提交內容後即可放手處理其他工作,即使關閉應用程式,模擬仍會在雲端順暢執行。

Ansys Lumerical GPU Accelerated FDTD Simulations
GPU 加速 FDTD 模擬

Ansys Lumerical FDTD 最新的 GPU 加速功能,包括適用於高效率多頻分析的寬頻光源,以及針對 LumOpt 工作最佳化的體積電流源。這些增強功能可簡化模擬、提升效能,並透過 GPU 式處理實現精確的設計最佳化,例如 CMOS 影像感應器開發。

Ansys Lumerical FDTD 2026 R1 Modern Viewport Improvements
現代化視窗改善項目

Ansys Lumerical FDTD 中的現代化視窗改善項目可加快幾何建構、支援模擬連接埠與影像匯入,以及更精簡且符合人體工學的介面。現代化 3D CAD 視窗現已成為啟動時的預設介面,使用者可體驗強化的效能與功能,進行更高效率的模擬。

功能

由 Lumerical FDTD 支援的多功能可擴充光子設計

Lumerical FDTD 是業界領先的模擬軟體,可設計並最佳化多種光子元件。Lumerical FDTD 具備極高的靈活性與可擴充性,速度無與倫比,可幫助充分利用 HPC (CPU 和 多 GPU) 和雲端資源。

 

主要特色

  • FDTD – 3D 電磁求解器
  • RCWA – 嚴謹耦合波分析
  • STACK – 光學多層求解器
  • 光子反向設計最佳化
  • 利用 HPC 和雲端進行擴充和加速
  • 3D CAD 環境
  • 圖層構建器
  • Ansys OptiSLang 中的 Lumerical 連接器
  • Ansys Optics 解決方案互通性

具有高度準確性的自動非均勻網格選項。Lumerical FDTD 相容於晶圓廠,並支援自動化設計流程,透過編寫、進階後處理及最佳化例行工作來提升模擬效率。

從擷取電場和磁場分佈,到透射、反射和各光柵繞射階之功率的評估,RCWA 都能為具有表面模式的複雜多層堆疊快速進行模擬。

非常適合用於快速製作薄膜應用的原型。從擷取微共振腔效應和干擾到處理電偶極照射和平面波功能,STACK 能快速模擬複雜多層薄膜。

發現非直覺的幾何形狀,可最佳化效能、最小化區域並提高可製造性。

從非線性、負指數和增益模型中選擇。使用彈性的自定義插件定義新的材料模型。

自動從樣本資料產生模型或自行定義函數。

借助 FDTD 的 CAD 環境和可參數化模擬物件進行 2D 和 3D 模型的快速模型迭代。它支援深色模式,提供舒適的視覺體驗,並與 4K 高 DPI 螢幕及現代 3D 視圖完全相容。 

調整每個圖層的位置、順序與厚度。模擬曲面側角波導,然後將圖層配置 (包括材料資料) 匯出為製程檔案 (.lbr),供晶圓代工廠製造。

自動化多重物理量模擬工作流程,並利用 optiSLang 提供的最先進靈敏度分析與最佳化演算法。

Lumerical 次波長模型 (LSWM) 外掛程式可在 OpticStudio 和 Speos 中模擬與設計塗層、極化器及繞射光柵。

Ansys Cloud Burst Compute 可直接在 Ansys Lumerical FDTD 中提供安全、可擴充、隨選的 HPC 存取,不需要專屬 IT 資源或雲端基礎架構維護。

案例研究

查看案例研究

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Rockley Photonics

Rockley 在 Amazon 的 Elastic Compute Cloud (EC2) 上,使用 Lumerical 軟體進行多個 2D 和 3D 單一時域模擬,從而允許擷取高解析度光譜。

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Xanadu

Xanadu 以前所未有的低損耗效能打造 X8 量子運算晶片,同時大幅加速設計時程。

Ligentec

LIGENTEC 運用 Ansys Lumerical 的光子反向設計來設計小型波導交錯設計

LIGENTEC 將 Ansys Lumerical FDTD 中的光子反向設計 (PID) 功能用於波導交錯的設計和最佳化。

白皮書

檢視更多

Diffraction

最大化多層式與繞射式光學元件的設計彈性

瞭解如何利用 Ansys Lumerical FDTD 中的有限差分時域 (FDTD)、嚴謹耦合波分析 (RCWA) 以及 STACK 求解器來模擬奈米結構化多層光學元件。 

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為成功而設計:光子整合元件的求解器組合策略

本白皮書討論使用多種光學求解器來應對光子積體電路 (PIC) 元件模擬挑戰的方法。 

影片

應用程式庫

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應用

光子反向設計光柵耦合器 (3D)

在此範例中,我們使用反向設計工具組 (lumopt) 來最佳化 3D SOI 光柵耦合器。

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應用

HUD 適用的極化敏感型電漿反射器 – Speos 互通性

或是需要反射偏極化光的 HUD;我們在此展示的週期性電漿奈米構造,可為某些極化提供顯著反射。

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應用

微型 LED

在此範例中,我們使用 STACK 光學求解器和 FDTD 來描述圓柱型微型 LED 的特徵,並擷取發射功率和輻射場型。

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FDTD 產品參考手冊

FDTD 參考手冊提供產品功能的詳細說明。

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RCWA 產品參考手冊

RCWA 參考手冊提供產品功能的詳細產品說明。 

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STACK 產品參考手冊

STACK 參考手冊提供產品功能的詳細說明。

Ansys 軟體產品輔助

對 Ansys 而言,確保所有使用者皆能運用本公司產品非常重要,身心障礙者也不例外。因此,我們致力於遵循美國無障礙委員會 (第 508 條)、Web內容無障礙指南 (WCAG)、與目前自願產品無障礙工具範本 (VPAT) 的格式等各項無障礙要求。