نرم افزار Lumerical چیست و چه کاربردهایی دارد؟

شرکت Lumerical یک شرکت پیشتاز و فعال در توسعه ابزارهای شبیه‌سازی فوتونیکی در کشور کانادا است و سازنده نرم افزار لومریکال (Lumerical) می باشد. نرم افزار Lumerical یکی از نرم افزار هایی است که در حوزه اپتیک، الکترونیک و فوتونیک کار خود را در ۲۰۰۳ به صورت رسمی شروع کرده است.

این نرم افزار از سال ۲۰۰۶ تاکنون هر ساله کیفیت خود را بالا برده است که اکنون به عنوان یکی از رقبای جدی نرم افزارهای رایجی مثل Comsol, Rsoft component و Optiwave قد علم کرده است. در واقع lumerical از ترکیب دو کلمه ی luminous و numerical به ترتیب به معنای پر از نور و مجموعه ای از اعداد تشکیل شده است.

فوتونیک ، علمی است در زمینه ی نور و تعامل آن با ماده؛ که تا کنون درهای بسته ای برای پژوهشگران در زمینه ی بیوتکنولوژی، مخابرات داده، انرژی خورشیدی، حسگرهای زیستی و لوازم الکترونیکی مصرفی باز نموده است.

نرم افزار Lumerical نرم‌افزاری بسیار قدرتمند جهت طراحی و شبیه‌سازی افزاره‌های نوری و الکترونیکی بوده که قابلیت شبیه‌سازی دو بعدی و سه بعدی را دارد. ویژگی‌هایی که این نرم‌افزار را نسبت به سایر نرم‌افزارهایی با کارایی مشابه متمایز می‌کند، می‌توان به دقت بالا، امکان طراحی ساختارهای پیچیده، وجود مانیتورهای کارآمد و …. اشاره کرد.

بعلاوه بهینه‌سازی الگوریتم‌های محاسبات موازی در نرم‌افزار لومریکال، آن را به ابزاری قدرتمند جهت شبیه‌سازی تبدیل کرده است. این نرم‌افزار برای شبیه‌سازی و بهینه‌سازی قطعات نوری ازجمله موجبرها، مالتی پلکسرها، آشکارسازها، سوپر لنزها، سلول‌های خورشیدی، قطعات پلاسمونی و ادوات مخابراتی گزینه مناسبی است.

نرم افزار لومریکال از چهار بخش زیر تشکیل شده است و شامل مجموعه نرم افزار های زیر می شود:

1. FDTD Solutions
2. MODE Solutions
3. INTERCONNECT
4. DEVICE

که به شرح مختصر هر یک از آنها خواهیم پرداخت.

1- نرم افزار FDTD Solutions زیر مجموعه نرم افزار Lumerical:

از زیر مجموعه های نرم افزار لومریکال نرم افزاری بسیار قدرتمند است که با حل سه بعدی معادلات ماکسول با روش تفاضل متناهی در حوزه زمان، به طراحی، تجزیه و تحلیل و بهینه سازی ابزارهای نانو فوتونیک می پردازد. در واقع این نرم افزار در تجزیه و تحلیل واکنش اشعه های ماوراء بنفش، مادون قرمز و محدوده بینایی با ساختارهای بسیار پیچیده در مقیاس طول موج/فرکانس، بسیار کارآمد محسوب می شود.

این نرم افزار به طراحان اجازه می دهد تا بتوانند مدل اولیه ساختارهای مورد نیاز خود را به سرعت طراحی کرده و هزینه گزاف آزمایشات عملی را کاهش دهند؛ بدیهی است که این امر موجب تسریع در ساخت ابزار خواهد شد. در حال حاضر این نرم افزار در صنایع اپتوالکترونیک، مدارهای مجتمع فوتونیکی، مخابرات نوری و بیو فوتونیک شرکتهای مطرح جهان نظیر Apple ، IBM، Samsung و Cisco استفاده می‌شود.

2- نرم افزار MODE Solutions زیر مجموعه نرم افزار Lumerical:

از زیر مجموعه های نرم افزار Lumerical نرم افزاری است که برای طراحی، شبیه سازی و بهینه سازی ادوات موجبر به کار می رود. این نرم افزار داری دو موتور شبیه سازی حل کننده مودهای ویژه و انتشار دهنده است. موتور شبیه سازی حل کننده مودهای ویژه به ۳ صورت موجبر را تجزیه و تحلیل می کند.

در آنالیز مودی، مودهای هدایتی در ساختار موجبر با مشخصاتی نظیر تلفات، ضریب شکست موثر و … را در طول موج خاص حتی در حضور زاویه خمیدگی آنالیز می شوند. موتور شبیه سازی انتشار دهنده، نور را به صورت همه جانبه در سیستم های نوری سطحی مانند رزوناتورها، کوپلرها، ادوات بلور فوتونی و به طور کلی سیستمهای موجبری منتشر و خواص آنها را بررسی می کند. این نرم افزار قابلیت بهینه سازی تمام پارامترهای موجبر را دارد تا بتوان خروجی های آنالیز فرکانسی را بهینه سازی کرد.

3- نرم افزار DEVICE زیر مجموعه نرم افزار لومریکال

از زیر مجموعه های نرم افزار Lumerical یک ابزار شبیه سازی الکتریکی مبتنی بر فیزیک نیمه هادی است. این نرم افزار همواره سیستمی از معادلات نیمه هادی را که پتانسیل الکترواستاتیک و چگالی بار (الکترون و حفره) ابزار را توصیف می کنند حل می کند. این نرم افزار با حل معادلات Drift-Difusion توزیع فضایی الکترون ها و حفره ها را توصیف میکند.

همچنین با حل معادله پواسون، پتانسیل الکترواستاتیک ایجاد میکند. در واقع روش حل معادلات Drift-Diffusion روشی قدرتمند در تولید نتایج دقیق برای طیف گسترده ای از ابزارهای نیمه هادی است.

4- در نرم‌افزار INTERCONNECT زیر مجموعه نرم افزار لومریکال

که یک شبیه‌سازی مدار مجتمع فوتونیکی و از زیر مجموعه های نرم افزار Lumerical است، ادغام و همکاری شبیه‌سازی های الکترونیکی و فوتونیکی بهبود یافته است و برای مهندسان این امکان را فراهم می‌آورد تا سیستم‌های فوتونیکی را با استفاده از درایورهای الکترونیکی، کنترلرها و گیرنده‌ها شبیه‌سازی و بهینه سازی کنند.

همچنین، دو مشخصه جدید کدگذاری اصلاح خطا رو به جلو (FEC) و المان‌های کدگشایی با الگوریتم‌های تصمیم گیری Hard و Soft به این نسخه از نرم‌افزار اضافه شده است.

برای دریافت مشاوره در زمینه کار با نرم افزار لومریکال برای انجام پایان نامه می توانید وارد صفحه انجام پایان نامه ارشد  برق سایت استاد راهنما شوید.