Lumerical：通信与传感器建模的集成光子技术

导读

2020年3月，Ansys宣布与领先的光子设计与仿真工具开发商Lumerical达成最终收购协议。此次收购将把业界一流的光电产品添加到Ansys多物理场产品组合中，为客户解决新一代产品挑战提供更完善的全套解决方案，助力5G、IIoT和自动驾驶等应用。

光子集成技术与电气系统相结合，将构成5G、自动驾驶汽车及物联网（IoT）的重要组成部分。凭借其成本、可扩展性、性能以及能效等原因，光子传感器与收发器构成了数据安全、数据通信及环境探测等应用的关键组件。

光纤连接器与电子系统交互的仿真

最常见的包括光纤连接器，用于数据中心及前端5G应用的小型封装热插拔（SFP）收发器，这种通信设备依靠电子系统间的光纤，使用光传递数据。工程师需要通过仿真技术来为这个过程及其它光子集成系统进行建模，以确保：

• 光子发射器/探测器相互兼容
• 针对速度、准确性和能效的数据传输经优化
• 能在多种环境条件下可靠运行
• 生产与封装成本最低
• 数据内容安全有保障

工程师随后便可集成这些模型，从而开展验证、优化并设计完整系统。Lumerical可提供光子多物理场解决方案，其强大的功能可求解包括热、电荷载流子及发光效应在内的光电系统现象。Lumerical的用户界面（UI）提供了集成化设计环境（IDE），可将包括光、放射、电气、热、以及电磁仿真在内的多种模型进行直观地耦合，这一多物理场理念能够很好地满足相关人员为5G、自动驾驶汽车及物联网应用开发光子集成技术的需求。

对自动驾驶汽车激光雷达系统进行仿真

展示了对特定物体准确（红）和不准确（蓝）探测的情况

例如，自动驾驶汽车需要在其环境探测系统中使用低成本激光雷达系统传感器。工程师使用光子集成仿真，就能够对激光发射器，以及用于波束成型及控制的纳米级集成相位阵列（或液晶）性能进行评估。随后采用宏观光学仿真技术（例如Ansys SPEOS）,对激光束传播及其与环境的相互作用建模。然后工程师可使用Lumerical技术，基于宏观光学仿真结果计算出激光信号，并对集成化传感器如何接收激光信号进行建模。

目前Ansys用户在仿真激光雷达系统时，需要依靠测量结果或从厂商获得集成化光子信息。工程师在集成这些仿真技术后，就能够创建高保真度仿真，帮助他们对光源和探测器设计进行优化。

为帮助工程师对电子系统及其与光子电路的交互进行仿真，Lumerical已与多家foundry结成合作伙伴，致力于为客户提供高质量光子流程设计套件（PDK）。因此，工程师采用Ansys平台对自身产品组合集成后，即可仿真并分析定义完整的光电通信或传感系统的特征。

关于Lumerical

Lumerical专注光子仿真和建模领域，其光子仿真产品是设计人员了解光并预测光在复杂结构，电路和系统中行为的工具。总部位于加拿大温哥华，自2003年成立以来，已发展为光子学界引用最广泛的工具之一。2020年3月，Ansys宣布与Lumerical达成最终收购协议。

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