Lumerical MODE
웨이브 가이드 설계를 위한 최적의 사용 환경
Lumerical MODE는 웨이브 가이드 및 파이버 설계에 필요한 필수적인 기능들을 갖춘 최적의 시뮬레이션 환경을 제공합니다. 웨이브 가이드 설계에는 모드 분석, 계산된 모드의 전파 그리고 소자의 최적화라는 3가지 과정이 필수적으로 필요합니다. 설계 단계마다 매번 다른 툴을 사용할 필요 없이 Lumerical MODE 내에서 이러한 웨이브 가이드 설계과정을 모두 진행할 수 있으며, 기본적인 평면형 구조의 소자부터 수~수백 마이크로미터 수준의 길이를 갖는 비평면형 소자까지 다양한 Passive 웨이브가이드를 Lumerical MODE를 활용해 시뮬레이션 할 수 있습니다.
특징 및 기능
편리한 3차원 CAD 사용 환경
단순하고 직관적인 3차원 CAD 사용환경을 바탕으로 전문가가 아니더라도 누구나 쉽게 시뮬레이션 설정을 구성할 수 있습니다.
- 1D,2D,3D 모델링
- 사용자 정의 surface 및 volume 생성
- 편리한 Iteration을 위한 파라미터화된 오브젝트
신뢰성을 인정 받은 계산 솔버
Lumerical MODE는 학계 및 산업계에서 그 신뢰성을 인정받은 각기 다른 3개의 솔버를 내장하고 있습니다. 각 솔버는 모드 계산, 전파 시뮬레이션, 길이 최적화 등을 위해 동일한 소자를 대상으로 하여 선택적으로 사용할 수 있습니다.
- FDE(Finite Difference Eigenmode) Solver
- 2.5D Variational FDTD Solver
- Bidirectional EME(Eigenmode Expansion) Solver
Finite Difference Eigenmode Solver
Finite Difference Eigenmmode Solver는 맥스웰 방정식을 풀어 웨이브가이드 및 파이버의 단면에 존재하는 Eigenmode를 계산하며 이를 바탕으로 effective index, group index, polarization,loss 등의 모드 특성을 분석할 수 있습니다. 직관적인 3D CAD 환경에서 모든 설정 및 시뮬레이션을 진행하므로, 복잡하고 상세한 과정을 거칠 필요 없이 빠르게 원하는 결과를 얻을 수 있습니다.
2.5D Variational FDTD
2.5D Variational FDTD Solver는 Effective Index Method를 바탕으로 3D 시뮬레이션의 정확도와 2D 시뮬레이션의 빠른 속도를 모두 장점으로 취할 수 있습니다. 수~수십 마이크로미터 스케일의 평면형 구조(Planar Structure)를 갖는 소자의 전파(Propagation) 시뮬레이션이 목적일 경우 가장 효율적으로 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다.
Bidirectional EME
Bidirectional Eigenmode Expansion Solver는 긴 전파 거리를 갖는
소자의 시뮬레이션 시 가장 이상적인 Solver입니다.
기존에 널리 알려진 BPM(Beam Propagaion Method)이 Slowly Varying
Envelope 를 가정하는 반면, EME Solver는 가정없이 엄밀하게 계산하는 방법론입니다. 따라서 입사각이 크거나 소자 내에서의
굴절률 차이가 자주 나타나는 포토닉스 소자 설계 시 보다 정확한
계산 결과를 얻을 수 있습니다. 또한 S matrix 계산을 통해 소자의 길이
최적화를 반복적인 시뮬레이션 없이 빠르게 수행할 수 있습니다.
다양한 분석 기능
Lumerical MODE는 시뮬레이션 외에도 추가적인 분석을 위한 다양한 기능을 내장하고 있습니다.
- Bend loss 분석
- Mode overlap 계산 및 분석
- Modal area 분석
- Helical waveguides 분석
응용분야
Lumerical MODE는 아래의 예 외에도 웨이브가이드 및 파이버와 관련된 다양한 소자 설계에 활용할 수 있습니다
Lumerical Application Gallery를 통해 관심 갖고 계신 다양한 예제를 찾아보실 수 있습니다. 직접 예제파일을 다운로드 받고 시뮬레이션 방법론을
확인해 보시기 바랍니다.
- Waveguides
- Tapers
- Couplers and resonators
- Intergrated optics
- Electro-optic modulators, e.g Mach-Zehnder
- Fibers
- Thermal tuning and switching
- Tranmission lines