OptiFDTD——有限差分时域模拟设计13.0发布说明

综述
 

在此版本中，我们引入了新的图形用户界面以增强设计器、模拟器以及分析器的用户体验。新的界面帮助用户简化了复杂器件的设计以及仿真和分析过程。此版本同样引入了最新版本的Optiwave模式求解器——OptiMode4.0，OptiMode4.0提供了64位各向异性模式求解器以及新的模式测量计算。期望获取OptiMode4.0 更多信息请参见“OptiMode Release Notes” 文件。
 

新功能和增强功能
 

新的探测器分析
 

探测器分析工具现在设计的更为简介以便于用户方便的获取重要信息。探测器分析功能已被放到前面的分析器应用里面。你可以在项目浏览树中轻松地浏览探测器，在应用的主窗口中查看所选探测器的图表或者所选探测器的光场，以及在信息面板中对关键数据进行概览，在信息面板中用户可以查看(任何)与该项目相关联的参数值，如参数扫描。我们增加了大量的工具栏以帮助用户快速的使用菜单选项，以便控制显示信息。
 

说明：为帮助用户更好的从旧版本UI过渡到新版本，我们在工具菜单下保留了可用的旧版本“探测器分析”。
 

将3D形状导入设计器
 

通过引入该功能，用户不再受限于内置的3D编辑器以及有限的3D形状基元，可以直接使用第三方CAD软件，将在CAD软件中设计的结构以通用的IGES格式导出，然后导入到设计器中以用于模拟仿真。用户可以开发许多独立的结构，甚至一个完整的设计，都可将它们导入至设计器进行仿真。

仿真过程中的动态光场可视化
 

通常，FDTD的仿真如同一个“黑匣子”，一旦开始，用户需等到仿真完全结束才能观察仿真过程(如录像)或者仿真结果。在该版本中，用户能够实时观察仿真过程中的光场信息。用户可以选择可视化观测区域内形成的光场和/或者模拟域内动态截取的光场。

形状轮廓概览光场视图
 

在OptiFDTD分析器的观测区域光场视图中，用户可以选择显示观测区域内的三维形状的轮廓覆盖图。这个强大的视图工具允许用户观察设计形状与形成的光场之间的关系。

简化波导轮廓以及材料管理
 

我们移除了波导轮廓和材料数据库对旧的master.plb 文件的依赖性。我们提供了XML文件格式的导入与导出功能。用户可以将一个项目中定义的轮廓和/或材料导入（或导出）到一个独立的(XML)文件。这使得材料和波导截面更易定义和共享。现在，由于master.plb不再拒绝这些程序的使用，用户可同时运行OptiMode,、OptiBPM和 OptiFDTD 设计器。
 

说明：用户仍旧可以获取master.plb，因此可以导出其轮廓和材料。最终我们将逐步的淘汰master.plb 。
 

OptiMode XS 设计器和轮廓设计器教程页面
 

我们增加了“设计教程”菜单，因此用户可以轻松地获取关于OptiMode XS 设计器和轮廓设计器的使用信息。设计教程简述了这些应用的基本构念和操作概念。

 

重要的使用说明
 

在设计器中输入场模式计算
 

当执行输入场模式计算仿真时，我们进行如下操作：
 

 在输入平面位置整个晶圆截面被发送至所选模式求解器(有限差异或ADI)。它包括与输入平面相交的所有物体截面(波导和/或3D物体)。

 模式求解器将每一个截面用一个垂直于输入平面的直波导来表征。
 

传统项目使用VB语言来定义高斯光束尺寸(半宽度)
 

改变了高斯光束尺寸和高斯脉冲参数的定义方法(详见下文“小的改进和Bug修正”)，在脚本代码中，使用VB语言项目定义高斯光束半宽需要使用新的界面函数。使用旧版本的VB语言代码运行仿真将会使仿真终止并出现错误提示。
 

所需改变的VB语言
 

 旧的(逐步淘汰)界面函数SetHalfWidth（字符串值）

 必须以SetWidth（字符串值）函数进行替换。

详见“Visual Basic Scripting Reference”手册，在“VBScript Command”章节，“Input Plane Manager”下的“Input Plane Object”页


 

小的改进和Bug修正
 

OP-246：改变高斯光束尺寸和高斯脉冲参数的定义
 

1. 我们将“高斯调制连续波”(GMCW)重命名为“正弦调制高斯脉冲”，并将其更新为FDTD模拟领域汇中常用的术语。

我们将“正弦调制高斯脉冲”时域参数定义调整如下：

 以“时间延迟”替换旧版本的“时间偏移”。

 以“FWHM”(半高全宽)替换旧版本中的“半宽”定义(T-高斯函数的标准差)
 

2. 我们改变了高斯光束尺寸定义的方式。旧的高斯截面“半宽”定义被替换为处强度的宽度(*光强最大值)
 

旧版本“半宽度”与当前光束尺寸定义的关系是：
 

 的宽度为 

详见“技术背景”中的 “光源”章节。
 

OP-91：为输入场属性重新引入ADI模式求解器

基于大众的需求，我们为输入场模式求解器重新引入了ADI模式求解器以选项。
 

OP-154：在设计器中观察折射率分布时的偶尔崩溃

已修正。在一些项目中，过去在3D折射率标签和2D折射率标签之间进行切换时，当改变观察方向(XY/XZ)，软件会偶尔崩溃。

OP-145：“运行直至用户停止执行，……”有点探测器时会中断

已修正。无论何时，当设计中有点探测器时，一旦在仿真选项中使用“运行直至用户停止执行”，模拟器便立刻停止工作。

OP-261：在编辑波长后，时间偏移和半宽的默认值不随之更新

已修正。点光源源属性设置。当用户在“通用”设置页面中改变波长，“高斯调制连续波长”设置页面中的“时间偏移”和“半宽”默认值不会随之更新。

BZ-4248：在项目命名时的特殊字符可能导致无法预期的结果

已修正。当在观测图或者其他可脚本化的项目命名时使用特殊字符(如“=”)，脚本翻译器可能误解字符从而导致不可预期的结果。请避免在项目命名时使用特殊字符，如用“_” 代替“=”。

已知问题

OP-245：无法在晶圆设置中应用理想导体

在包含理想导体材料的项目中，打开晶元属性(从编辑菜单或项目浏览树中双击“仿真域”)。用户可以从组合框（combo-box）中选择涂覆层和/或者基底材料(如背景材料)。理想导体材料可以作为一个可选项，即使是其不适用于这一目的。

这一问题将会在未来的版本中进行修正。
 

OP-222：对于一些项目的2D仿真结果不能显示其波导对象的外形轮廓

如果用于2D仿真中的设计项目包含未定义的3D波导对象(缺少3D截面，3D波导轮廓定义)，由于生成的是3D形状，那么分析器将不能显示对象的轮廓。

类似地，分析器可能错误地显示2D仿真结果波导轮廓，该波导管轮廓包含偏移层。该轮廓可正确地计算3D界面，如偏移层，但不能与2D布局视图相匹配。

这一问题将会在未来的版本中进行修正
。

OP-53：在日本和韩国环境下运行仿真器的问题

当用于仿真的设计项目文件存储在包含非ASCII(UNICODE)字符的文件夹中，仿真可能终止。同样会发生在项目名包含非ASCI(UNICODE)字符的情况下。

变通方案 ：尝试将项目文件复制到硬盘的根目录(如 C:)，或者建立一个C:\tmp\ folder ，将项目复制到该文件夹。

OP-243：双击无法打开PWE Band Solver(.pnd)文件

PWE BAND求解器生成.pnd的结果文件，并可立即对其分析。但双击.pnd结果文件不能打开PWE BAND求解器以进行分析。

变通方案 ：先启动PWE BAND求解器。然后在PWE BAND求解器中打开文件进行分析。

BZ-4281： 无法删除用户定义的参数

一些情况下，用户定义的参数在参数扫描窗口使用后无法删除。而且，如果参数在一个表达式中使用，删除它可能会导致表达式被最后已知值参数所替换。

OP-19: 每个参数扫描的每一次迭代时仿真在其他窗口前打开

当运行参数扫描时，仿真程序窗口出现在其他打开窗口的顶部。即使用户变换至其他窗口，仿真程序窗口仍然会在每一次迭代时回到顶端。

OP-27：总场/散射场在64位OptiFDTD中无法可用

TFSF（场散射场）源在当前版本中无法可用。这一问题将会在未来的版本中进行修正。在此期间如有需要，请使用32位OptiFDTD对TFSF进行分析。
 

安装说明
 

英特尔发布包安装
 

作为安装过程的一部分，英特尔发布包与OptiFDTD和(可选)OptiFDTD例子一起安装。请注意，在安装OptiFDTD后请重启计算机以便正常运转。