Photon Design 光波导设计软件 - 光电工程师社区

PhotonDesign 是一套业界公认优秀的光子、光通信、波导光学系列软件，广泛用于光纤通信系统和光子器件设计。相比其他同类软件，它的优势在于算法更加精准!PhotonDesign软件具有其他软件无法替代的优势，它向理论和光子仿真界提出了强大的挑战，并且创新地解决了许多问题。通过对各种好的理论打包，将复杂的算法加入到软件中，再加上一个友好的使用界面可以提高客户的工作效率，同时也可以让使用者轻松掌握软件的操作。

PhotonDesign软件采用的是麦克斯韦方程组的精确求解（EME方法），因此得到的结果也是精确解，可以很好的计算高折射率差，大尺寸器件。拥有多种求解方法（FEM，FDM，FMM，Bend，Cylindrical，Fiber，FDTD，FD等），具有特有的子网剖分功能，自定义网格剖分区域和密度。拥有强大的优化功能，可以进行局部和全局优化。

FIMMWAVE高效率的三维波导引擎：FIMMWAVE是很常用的，高效率的用于3D波导结构的完全矢量模式的搜索引擎，波导将包括差不多所有的几何形状。FIMMWAVE包括多样的，高效率的计算效率高的方法，用于优化常用的矩形结构，经常在光电子或具有常用的折射率剖面的圆形光纤中遇到。FIMMWAVE也可以使用这些方法的近似版本—理想的快速原型。

CrystalWave强大的光子晶体CAD工具: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。单单在图形输出的时间，CrystalWave就会节省几个小时，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SOIGaAs/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。

FIMMPROP双向光学传播工具: FIMMPROP是革命式的新工具，用于模拟波导中的2D和3D光学传输。FIMMPROP的核心有一个非常高效率的计算引擎，对波动方程给出严格的解决方法，找到完全矢量和双向的解决方法，并考虑到中间结点的所有反射。这样让FIMMPROP 具有准确模拟其他方法像BPM不能模拟的结构的功能，像在倾斜面的波导终止，反射体，谐振腔，甚至光子带隙结构。使用的简便和计算速度的快捷使得FIMMPROP 成为设计大范围装置的理想的工具，像锥形的，MMI连接器，平行的连接器，滤波器。

OmniSim全方向光子模拟模块: OmniSim 是用于全方位3D光子设备设计和模拟的构架。它具有一个艺术级的设计编辑器，具有基于所有机械CAD软件的许多特点。它可以用几个包括3D-FDTD 和频域的引擎进行扩张。所有的这些特点缩短计算时间，并明显的减少设计的时间。到现在为止，大部分的光子设计工具限制在笛卡儿方向的结果输出，OmniSim 排除了这些障碍，你可以输出和你所想的一致的结构。

CLADISS-2D强大的激光二极管模拟器:CLADISS-2D是在Gent大学由CLADISS模拟发展而来。它是一个综合的激光二极管/TWA模式，以装置结构的3D描述为出发点。装置是由一个或多个部件组成，每一个部件的横截面都可以用灵活的方法定义，这样它就会是一个隐藏的异质结构，活跃的脊状波导，甚至是玻璃光纤。模式将会模拟DC，时域，和装置的单一的典型特点，包括噪声作用。这个模块用于设计大范围变化的装置，从简单的Fabry-Perot激光器到复杂的多接触多部件的可调频率的DFB激光器。它考虑了很多物理过程，包括径向载流子扩散，光谱的烧孔，在纵向和横向的空间烧孔，非线性增益，内价带的吸收。

光子器件优化工具: Kallistos是新颖的优化工具，自动改进当前的光子装置的设计，用最小的干涉。用Kallistos，新装置的设计流程时间会明显的减少。关于产品各方面的工作都作了，就产生了有效的运算法则工具，和强大的图形用户界面结合，使用户可以很容易的建立，运行和监测设计的优化计算。

LASFIT激光二极管参数提取规范: LASFIT的目的是从DFB激光器简单的实验测量析取尽可能多的数据（设备参数）。这个程序会和大部分的Fabry-Perot，或DFB激光器包括相位改变的DFB一起配合使用。作为使用者，你提供一个在极限值之下的激光光谱的测量方法，从这个测量方法中，程序会评价面反射，面相位，光栅耦合系数，折射率系数等等。

HAROLD异质结构激光二极管模块：这个模块在CLADISS-2D中增加了详细的异质结构模拟。在1D模式中，对于有任意垂直多重结构和组件的量子势阱的激光器，HAROLD 解决了在垂直方向的近似微分方程。包括单一ande量子势阱的激光器能够被模拟。用于载流子在量子势阱中捕获和逃逸技术情形的模拟已经可以实现。脉冲（等温的）和CW（温度自控的）的操作条件都可以模拟。材料包括三元和四元易熔合金。在1D模式中，HAROLD将模拟像用于简单Fabry-Perot腔体的纵向作用。

CLADISS 横向激光二极管模型CLADISS是被IMEC/ Gent大学开发的，并已经在激光模拟领域中赢得很好的美誉。模型有多样的计算能力--极限分析，DC弱电流计算，光谱响应，小信号AC特性，噪声特性和大信号时域模拟。应用的例子像可调的DBR（多部件）和DFB激光器，外部腔体激光器（即光纤面反射作用），尖锐的DBR，C3激光器。程序会模拟一些纵向的模式，严格的有条理的电子和光子的剖面的计算。

DBR Calculator衍射器件设计这个模块的设计是用于计算在平面分布的为DFB激光器设计的布喇格反射器结构的波导模式和其它光栅耦合光波导元件的耦合。这个模块也计算从光栅的辐射损耗。这个模块可以处理任意波导的垂直剖面，包括渐变折射率剖面和有两个或更多个光栅相互堆积的结构

PICwave 光子IC电路模拟: PICwave使用时域方法有效地模拟被动和主动元件的光子完全电路。模拟器可以用来模拟研究光子器件大规模集成电路，甚至长度达米级别的大设备电路。例如它可以在很短的时间内以几兆光频速率模拟一个2mm的环形共振腔。功能：高效率光子电路模拟；时域行波模型TWTD；光子光谱；器件多变性；完全的多模求解；任意的时域信号输入；可视化的图表；可从FIMMPROP或其它光子模拟器件导入S－矩阵。

这个模块在CLADISS-2d中增加了详细的异质结构模拟。在1D模式中，对于有任意垂直多重结构和组件的量子势阱的激光器，HAROLD 解决了在垂直方向的近似微分方程。包括单一ande量子势阱的激光器能够被模拟。用于载流子在量子势阱中捕获和逃逸技术情形的模拟已经可以实现。脉冲（等温的）和CW（温度自控的）的操作条件都可以模拟。材料包括三元和四元易熔合金。在1D模式中，HAROLD将模拟像用于简单Fabry-Perot腔体的纵向作用。

● 热模拟—热流体运动方程的全部垂直纵向的解决方法包括基底，金属接点和散热片。能量的耗散在局部处理，包括焦耳，不辐射的再结合，自由载流子的吸收，剩余能量分布，镜面的、散射和镜面吸收。
● 光学模拟—光子基于激光腔体光学模拟分布。光子的总密度由考虑了在整个腔体增益和衰减的平衡而决定的。

● 捕捉/逃逸—在QW区域，并没有假设受限制和非受限制载流子间的热平衡，但依靠近似捕捉/逃逸平衡方程描述。
● 四元易熔合金--四元易熔合金的利用是由材料数据库支持的。
● 增益模拟--量子势阱激光器的材料增益是作为波长和载流子浓度的方程计算的，使用了一个理想的能带近似。

● 面的再结合—在刻面的再结合包括在镜面的过圈套水平。
● 能带窄化—包括了载流子导致的能带窄化。
● 量子势阱—程序将用薛定格（Schrodinger）方程计算得到能量水平，这个数据将用于增益计算。
● 应变—包括在QW的应变作用。
● 非注射反射镜—实现了在反射镜面的电流注入限制。
● 吸收镜--实现了在镜面的吸收和衰减。Facetheating刻面的加热

高功率激光器的加热机制
下图显示的是高功率泵浦激光器的主要加热机制的分析。
Pexc:剩余功率—本能的发射光子和离散的受激发射
Pnr: 非辐射的再结合
Pjoule: 焦耳加热
Pfc: 自由载流子吸收