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1FIMMWAVE全矢量3D模式求解器●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FIMMWAVEFIMMWAVE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。2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。）MolabMolab（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“第一个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3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(FMMSolver)：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(FDMSolver)：有限差分模式求解器使用矩形栅格，采用独有的先进技术，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(FEMSolver)：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(BendModeSolver)：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).eiβs。采用严格的柱坐标公式精确模拟最大弯曲，计算弯曲损耗、有效折射率和模式剖面的畸变。4有效折射率求解器(EffectiveIndexSolver)：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。特别的是它可用在完全去耦核心结构中。圆柱求解器(CylindricalSolver)：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（GaussianModeFiberSolver）：这是一个使用高斯近似得到基模的快速方法，用户只需指定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。）5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2DPoissonSolver，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/Win7,2GRAM,Core2Duo1GHz或更高。6FIMMPROP双向光传播工具●采用严格的麦克斯韦方程解决半解析、全矢量的3D传播●高折射率对比：轻松模拟硅光子电子学和III-V器件●没有缓慢变化近似：模拟广角问题●双向运算：模拟所有内反射●全面兼容FIMMWAVE模式求解器●使用散射矩阵，进行快速优化设计●MMI耦合器、周期结构、锥形结构，弯曲结构的快速设计●对于大部分的设备，要比BPM更快和更准确●任意结构的灵活设计界面●EME为设计器件提供强大的物理见解●先进的像场可视化，研究模式能量演变什么是FIMMPROP?FIMMPROP是一个革命性的工具，用于模拟波导中的2D和3D光传输。FIMMPROP的核心是一个非常高效率的计算引擎EME，给出波动方程的严格求解，是全矢量和双向的求解，并考虑到中间节点的所有反射。7这样使得FIMMPROP具有准确模拟其他方法（比如BPM）不能模拟的结构的功能，包含高折射率对比结构，用于硅和III-V半导体光子学。运算方法经过几年的更新，优化速度得到飞速提升，因此对于其他技术能够解决的结构，只需花费很少的时间就可以解决。通过组装预先确定的组件，像简单的直边结构、弯曲结构、锥形结构和周期结构等等，再将它们插入其他用户组装的组件中，这种灵巧的设计模式让模拟复杂系统变得很容易。使用简便、计算速度快捷，使得FIMMPROP成为设计波导器件的理想工具，像锥形结构，MMI耦合器，模式转换器、平行耦合器（比如偏振转换器）、分路器等等。计算方法采用EME方法解决光线传播。沿z轴变化的结构是将两个或更多的直部件叠加在一起来模拟的。一旦找到结构的局部模式，在部件长度方向的传播是准瞬时的。计算允许在每个接点模式的传播系数和反射系数都在全双向传播运算中用到。这个运算方法建立了装置及其所有元件的散射矩阵描述，这就意味着一旦矩阵生成，不需要近一步的计算，就可以得到不同输入数据的响应，比如，你想得到TE和TM激励的响应。此外，如果你改变了结构，程序只需要计算改变的元件。在自由空间中的传播，比如激光器面和光纤，将会使用高效的平面波展开法来处理。什么是EMEEME（EigenModeExpansion）基于本征模展开，是一种模拟波导中光传输的强大算法。对于模拟集成光路是一种理想工具，尤其广泛适用于具有高折射率对比的硅光电子中。●双向传播算法●快速仿真，快于BPM和FDTD●广角仿真（比如：SOIMMI耦合器）●高效仿真长器件●快速设计优化：扫描参数时，扫描矩阵允许快速更新结果●更直观的理解器件的物理特性强大的设计界面FIMMPROP提供了非常灵活的方式来设计沿z轴变化的结构，这样的结构具有任意的维度和折射率变量。弯曲波导的弯曲校准也能被轻松模拟出来。这种模块化的特性已经被FIMMPROP完全开发出来了，模块化设计范例利用所有组件的对称性和重复性。另外，FIMMPROP可以用任意深度将组件插入其它组件中，这样不仅可以8轻松创建复杂的结构，也可以让FIMMPROP开发结构的对称性和重复性。扫描工具效率是我们所关注的，因此任何结构参数的改变，都只会重新计算最小值。特别的是，如果参数改变而横截面没有改变（即长度，偏离，倾斜），那么在改进的结构中信号传输的再计算会很快。为了实现这个，FIMMPROP生成了一个扫描器，这样就可以连续改变结构参数。它提供了快速和直观的图形来优化你的结构，简化使用其它数值方法不能实现的设计流程。双向计算法则FIMMPROP中的双向算法具有很强的优越性。大部分双向传输是具有迭代性的，经过前向和后向反射后，希望振幅很小，这样的算法不能有效解决高反射率结构。FIMMPROP中的双向散射矩阵能够解决任意数量的反射面，甚至非常高的反射率面，以此带来很多新的应用。例如，模拟谐振腔，比如法布里珀罗结构；光子能带隙晶体结构。设计绝热结构：锥形、Y型连接器、光斑尺寸转换器：FIMMPROP适用于设计连续变化的结构，比如Y型连接器和锥形结构。通过计算，决定其绝热耦合的长度，其速度快于传统光学传输方法。而且，对于锥形结构，可以模拟任意广角和高折射率形式，此时FIMMPROP在求解Maxwell方程时并没有使用近似。如下图所示，可以看到锥型光斑尺寸在转换器剖面上能量的演变。模拟SOI环形谐振腔：FIMMPROP可以在很短的时间里使用3D模型准确模拟环形谐振腔耦合范围，甚至一些大型环形谐振腔，这些大型环形谐振腔不能使用FDTD来模拟。EME允许我们根据本地模式求解结构，是一种模拟耦合的非常有效的方法。耦合效率依据环形腔的弯曲模式，允许直接插入解析模型。采用弯曲模式可以很快计算环形谐振腔，而FDTD使用相同的时间只能得到粗略的估计。复环形谐振腔回路的仿真可以和PhotonDesign的另外一个光子回路仿真模块PICWave联合使用。9MMI耦合器设计：优化一个1×8的MMI耦合器：波长为1.103um，在AlGaAs/GaAs波导材料上，建立一个1×8MMI耦合器的3D模型。耦合部分的长度和输出波导的位置都可以进行优化。如下图所示，最佳的耦合长度仅仅几秒钟就优化出来了，得到传输效率为92.46%。使用EME算法，得到每个部分的本征模，改变任意部分的长度之后，重新计算是很快的。同样的设计使用BPM算法将花费很长的时间，而且还没有考虑BPM算法中大量的近似。模拟光纤传输：在FIMMPROP中，可以使用FIMMWAVE中的基于有限差分方法和贝塞尔方程全矢量求解器。使用此求解器可以模拟锥形光纤结构、光纤布拉格光栅，以及任意圆柱形结构，包括金属结构。下图所示，金属涂覆层的锥形光纤，用于光学显微镜的近场扫描。玻璃光纤外的金属涂层厚度为22nm，半径从1um到300nm，长度7.5um。左边的图显示10的是尖端的场的剖面使用Kallistos优化短锥形：FIMMPROP可以和自行研发的优化工具Kallistons结合使用，用来优化只有7um长的锥形结构的横向剖面，从而提高传输效率。这个优化工具允许扫描很大