ANSYS Lumerical光学仿真 2023.R1.4 绿色版

Ansys Lumerical是业界领先的光子学仿真工具，其拥有完整的光子学仿真解决方案，支持全套光子学器件级和系统级仿真。器件和系统级工具无缝协作，让设计人员能够对相互作用的光学、电气和热效应进行建模仿真。产品之间灵活的互操作性支持将多物理场仿真和光子电路仿真与第三方EDA工具相结合的各种工作流程

软件特点

在二维和三维空间中模拟任意几何体。

在多台计算机上同时执行计算。

使用优化框架。

色散、非线性、各向异性材料的建模。

多核和多节点系统中的并行计算。

优化的计算引擎。

高级网格划分算法，包括共形网格。

强大的脚本语言。

开发参数化结构和层次结构。

使用模拟动态创建电影

使用复杂结构分析紫外线、可见光和红外辐射的相互作用。由于其自身的材料模拟功能，该解决方案准确地考虑了长波长的材料色散。这允许最终用户在宽带宽上有效地计算设备响应。高度优化的计算引擎允许运行多核计算系统——从笔记本电脑到计算机集群，内置的优化工具可加速优化纳米光子器件的生成。

功能特色

Ansys Lumerical FDTD和MODE中的PML边界条件，并概述如何设置PML能够在保证最小化反射误差、消除数值不稳定性的同时，避免过多的仿真时间增加和资源消耗。

1. PML类型

拉伸坐标 PML​​(stretched coordinate PML)：基于Gedney和Zhao在[2]中提出的公式，是软件推荐的默认选项;

传统的单轴各向异性PML(uniaxial anisotropic PML legacy)：也在软件中提供，该方法在实践中应用很少。

2. PML配置

在FDTD或varFDTD仿真区域中，用户可以设置PML边界吸收特性的所有参数(图一右侧)。软件也直接给出了设置好参数的配置组合，在大多数模拟场景下，用户只需在四种预定义的配置(标准、稳定、陡角和自定义)中选择一个，并微调层数即可。整体而言，增加PML层数会降低反射，减小PML层数则会增加反射，具体每个配置文件在设计时考虑了特定的应用场景，会在仿真中具有不同的数值表现：

标准(standard)：

标准配置文件旨在以相对较少的层数提供良好的整体吸收。PML层数的增加会显著增加仿真时间，因此建议在使用其他配置前，首先尝试此标准配置，如果仿真中不包含PML区域内的材料变化边界，则该标准配置极大概率是仿真的最佳选择。即，如果被仿真结构能够完全延伸通过PML区域，标准配置的边界条件即可达到最佳性能，但当材料变化界面穿过PML区域时，可能需要使用稳定配置。

稳定(stabilized)：

当材料边界穿过PML区域时，可能会出现数值不稳定性，通常表现为PML区域内靠近材料界面处的场振幅出现局部指数增长。通常，大多数数值不稳定问题都可以使用该稳定配置解决，但是，稳定配置要达到与标准配置相同的吸收性能，需要更多层PML，可以说稳定配置是以增加PML层数为代价，提供更高的数值稳定性。

陡角(step angle)：

陡角配置与标准配置类似，适用于PML边界与周期性边界条件相结合的情况。这种配置针对的是光以几乎平行于PML边界的方向传播的情况，能提供更强的吸收性能。在非常粗略离散化(每个波长少于十个点)的情况下，该配置的吸收特性通常低于标准配置。

自定义(custom)：

标准、稳定和陡角配置都是参数固定的PML配置，自定义配置则允许用户自定义所有PML参数值，该配置的初始值被设为与标准配置相同

3. 为所有方向的边界设置相同的PML参数

如图三红圈所示，用户可以选择是否对不同的边界使用不同的PML设置。取消此选项可以对笛卡尔坐标系所有方向上的边界进行PML设置，刚提到的四种配置均可选择。为不同的边界使用不同的PML设置可以更好地分配资源，显著减少仿真时间。图二中显示了3D模拟的PML设置表，其中仅需要在x min边界上使用稳定配置的PML，其余边界使用陡角配置的PML。

4. FDE求解器中的PML设置

在FDE模拟求解器中，对于PML的设置与FDTD和varFDTD略有不同，用户可以在“高级选项”中指定控制PML边界吸收特性的参数，如图三所示。FDE求解器直接采用了拉伸坐标PML​​(stretched coordinate PML)公式，且没有预定义的配置，如果需要根据实际情况修改，则用户要直接对参数进行设置。

5. PML参数

PML边界具有有限的厚度，它们占据了仿真区域周围的有限体积，正是在这个空间内边界条件完成了对光的吸收。

layers：由于离散化的需求，PML区域被划分为多个层;

kappa, sigma, alpha：PML区域具体的吸收特性由这三个参数控制，具体定义在文献[2]中。根据定义kappa是无单位的，sigma和alpha则需以归一化的无单位值的形式，输入到PML参数设置表中。kappa、sigma和alpha都使用多项式函数在PML区域内进行分级，参数alpha有时被描述为复频移(complex frequency shift, CFS)，它的主要作用是提高数值稳定性。增大alpha/sigma会使PML边界更稳定，但会降低其吸收效率，这就是稳定配置需要更多PML层数才能达到相同吸收性能的原因。要将alpha和sigma转换成SI单位的值，需要乘以自由空间介电常数的两倍，再除以仿真的时间步长;

polynomial：用来指定kappa和sigma多项式的阶数;

alpha polynomial：用来指定alpha多项式的阶数;

min layers, max layers：限制PML层的数量范围。

ANSYS Lumerical安装破解教程

安装破解教程

1. 下载好ANSYS Lumerical 2023 R1.4安装包后，解压并双击 Lumerical_Install.exe 运行安装包进行安装。

2. 点击 Install，进行安装。

3. 勾选 I accept the terms in the License Agreement，点击 Next

4. 设置 lumerical的安装路径，并且要记住此路径，后面破解需要用到此路径。(比如我这里设置的是 D:\Program Files\Lumerical\v202\)

5. 安装好后不要勾选 Launch ANSYS Lumerical 2023 R1.4，点击Finish，不要打开软件，如果有不小心打开，请立即关闭。

6. 解压下载的lumerical破解包，复制里面的v202整个文件夹到 lumerical的安装路径中(第4步设置的路径)，覆盖替换掉原来的。

7. 按下图 右键--以管理员身份运行 bat 文件。

8. 等黑框弹出后，出现成功的相关信息，即可关闭

9. 左下角 开始菜单-->Lumerical v202 -->Configure License，点击它。

10. 弹出下图所示，点击 Floating-->勾选Enterprise(Ansys)-->Server处填写：C:\Program Files\ANSYS Inc\Shared Files\Licensing\license_files\ansyslmd.lic --> 勾选 Apply these settings to my use account only

--> 点击 OK。

11. 至此lumerical2023破解成功，现在咱检验破解情况。双击打开桌面的 Lumerical软件，新建一个工程。

12. 点击菜单栏的 Help-->About可以查看破解激活信息，出现下图信息证明破解成功，可以破解到2035年，授权的是企业版的许可证书!