CrystalWave光子晶体设计工具

特点

●专业2D和3D光子晶格编辑器

●2D和3D FDTD引擎

●高速FEFD引擎

●32位和64位版本

●真正SMP，使用多核计算机进行FDTD快速计算

●FDTD集群，用于Windows和Linux系统

●唯一的有源FDTD，用于光子晶体激光器仿真

●轻松创建晶格，编辑量多达10000

●使用PWE引擎计算能带图和Bloch模式

●Drude、Lorentz、Debye等材料色散模型，可以精确用于金属

●FDTD傅里叶分析输出：每次运算都会生出光谱响应

●输出GDS-II格式

●使用Kallistos自动优化

●约束系统

●自动脚本

什么是 CrystalWave

伴随着光子晶体结构2D、3D晶格设计和仿真的发展，CrystalWave已经发展成熟。它包括晶格结构编辑器，强大的仿真工具和掩膜文件生成器。

可以采用一个常用的掩膜布局工具指定光子晶体回路，这样你会发现它会耗费几个小时，同时修改也会花费几个小时，而CrystalWave能够节省几个小时。例如，带有500个洞和一条线的缺陷的晶格结构，仅仅需要四个简单的操作。

光子晶体回路的典型结构是在SOI、GaAs/AlGaAs或其它基底上垂直蚀刻一



系列六角形晶格。在六边形、矩形或其它规则晶格上，添加单个缺陷和线缺陷，或者添加单个不规则外形或其它特性的洞，CrystalWave使得这些操作变得很容易。




Layout和光子晶格编辑器的特点：

●六边形、矩形或任意晶格外形，用户可以指定晶格矢量方向和晶格间距

●2D原子可以是圆形的、椭圆的、矩形的、规则或不规则的多边形

●带有球形原子的菱形、立方体、BCC和FCC 3D晶格

●任意外形2D原子垂直剖面，比如：圆形的底部，锥形的壁

●任意定位单个或线缺陷

●很容易改变原子群的外形，也可增加和编辑指定的原子

●任意物体的自由旋转

●随机原子的公差分析

●有效的编辑器设计：可以迅速编辑带有上万个原子的大型结构

●使用层结构输出GDS-II格式文件，可以减小文件的大小

●晶体多样化，比如：在某一区域，晶格矢量为0°和60°，而在另一区域为5° 和 65°

●在晶格中定义常规波导和锥形波导

●广泛的多层蚀刻/再生系统，包括非垂直蚀刻和各向异性蚀刻

●多重撤消/再撤消

●用表达式和指定参数定义结构

●自动参数扫描

●连接元件，建立更复杂的约束系统

●脚本系统，自动建立复杂的结构

任意原子和晶格：

2D晶格编辑器：设定任意晶格的矢量方向和晶格间距。




2D原子编辑器：定义2D原子为一个不规则多边形，指定原子壁厚度为0.1um的氧化层。



FDTD引擎：

CrystalWave框架中包含一个高效率FDTD（有限时域差分）引擎，模拟光线传播。它是针对光子晶体模拟，充分利用晶格结构。因此它比单一的普通FDTD更有效。

特点：

●集成于CrystalWave框架中

●支持2D和3D的模拟，可同时用于一个设计中

●快速的优化引擎

●支持多CPU处理

●支持Windows和Linux集群处理

●特有的子网格工具，根据需要剖分网格，特别适用于等离子体模拟

●特有的有源FDTD（可选模块）

●支持64位操作系统

●特殊的技术，减少内存的使用

●使用FIMMWAVE中全矢量模式求解器计算模式剖面



●多光源选择：平面波、高斯光束、偶极子、波导模式，以及CW、脉冲或者用户自定义时间包络

●PML，金属，磁性的或周期边界

●材料数据库，包括损耗、材料色散、金属等；色散光谱适用于Drude, Debye 和Lorentz模型

●各向异性的材料、导磁率、非线性的



FEFD引擎：

频域引擎（FEFD）是一个强大的全矢量的2D麦克斯韦求解器，是FDTD的理想补充。在Photon Design中，仅需几秒钟就可以模拟给定波长的结构。当结构具有很高或很低的Δn时，仍能很好的工作，而且是全方位的。包括快速创建模型和高谐振结构，后者在FDTD中晶格需要很长的模拟时间。与Kallistos结合使用，以前需要优化几个月的设计现在只要几个小时。





特点：

●基于全新高效的数值方法

●快速的计算速度

●支持多CPU计算

●高Δn计算能力

●激励源和探测器多元化

●基于可变系统的参数扫描

●其速度和低数字噪声，使得自动优化非常理想


能带结构分析器

周期晶格的能带结构分析是光子晶体回路设计的出发点。本质上，它计算的是无限周期结构，这可能是大量的晶格，也可能是一个线缺陷。

大量灵活的设计界面，可以在第一个布里渊区控制晶胞的大小，可以沿着一个指定的K点进行计算。



特点：

●PWE（平面波展开），基于频域最好的计算引擎

●2D和3D仿真模式

●生成偏振的TE和TM w/k能带图

●很容易标出w/k能带图上任意一点的布拉格模式

●集成于CrystalWave框架中

●笛卡尔和非笛卡尔晶胞的简单图形说明

●支持在CrystalWave layout编辑器中定义的所有晶格：矩形的、六边形的、正方形的、椭圆的，或任意外形的原子

●自动侦测能带隙

●理想材料和有损耗材料

●计算有效折射率，群折射率和布拉格模式的散射

●能带图的自动扫描仪，比如违背晶格周期或洞的大小

●利用对称加速优化


KALLISTOS – 自动优化(可选项)

Kallistos 模块在CrystalWave设计组中增加了强大的自动优化功能。它会节省几小时的设计时间，而且会得到通过手动反复试验也无法得到的好的设计。

可以选择3或4个参数来寻找全局最优化，或者选择10个或者更多的参数来寻找局部最优化。

这个模块提供了许多最优化的运算方法，可以从局部和全局来选择，也允许自定义设计目标（目标方程），包括使用多波长的最优化来进行宽波带的设计。

这是一个可视化和交互式工具，可以传递大量的数据，这样可以更直观的查看设计进程。

点击新窗口打开大图


Kallistos中监测界面的一种，用于显示多维问题中全局最优化进程。

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。



运行平台

PC: XP/Vista/Win7, 2G RAM, Core2Duo 1GHz或更好的。