SimWorks Finite Difference Solution简介

SimWorks Finite Difference Solutions是一款高性能、高效率、宽领域的微纳光电子仿真设计平台，从分立器件的研究到集成系统的设计，从实验室到生产线，SimWorks Finite Difference Solutions都是不可替代的。

本文简单说明了软件框架、仿真流程、工作环境和资源配置。

关于软件的设置细节，请参看概述以查询相关内容。

软件框架

CAD、求解器和脚本编辑器

软件的主体，可以分为以下三个独立的方面：

以结构设计为中心的 3D CAD；
以求解算法为核心的求解器、光源和监视器；
提供软件操作、数据可视化、代数计算的脚本引擎。

flowchart TD
    CAD[3D CAD] --Transmit--> SOLVER[Slover];
    SCRIPT[Script]--Control--> CAD[3D CAD];
    SCRIPT[Script] --Control--> SOLVER[Slover];
    SOLVER[Slover] --Transmit--> SCRIPT[Script];
    SOLVER[Slover] --Solve--> CAD[3D CAD];
    CAD[3D CAD] --Transmit--> SCRIPT[Script];

    subgraph SCRIPT[Script]
      Script;
    end

    subgraph SOLVER[Slover]
      Solver -.-> Sources;
      Solver -.-> Monitors;
    end

    subgraph CAD[3D CAD]
      Materials--> Structures;
    end

CAD、求解器和脚本编辑器三个主体之间关系为：

结构的数据传递至求解器用于求解结构部分；
可通过脚本实现结构参数的设置，同样也可以通过脚本获取结构数据；
可通过脚本实现对求解器参数的设置，同样也可以通过脚本获取求解器的数据。

各部分概述

仿真流程

建模仿真流程：

flowchart LR
    subgraph 1 Project
      Materials --> Structures;
      Structures --> Device;
      Solver -.-> Device;
      Solver --> Sources;
      Sources --> Device;
    end

    subgraph 2 Record data
      Monitors;
    end

    Device --> Monitors;

    subgraph 3 Analysis results
      Device -.-> Post_processing[Post processing];
      Monitors --> Post_processing[Post processing];
    end

一个无源微纳光电子器件文件主要包括上图三个部分：

1.工程

在建模与仿真过程中，材料的选定、结构的添加以及求解器的创建均无严格的先后顺序，但需要注意的是，添加光源的操作必须在创建求解器之后进行。

2.记录数据

数据记录在建模仿真中至关重要，它涉及对工程数据的收集、处理和展示。尽管记录的数据不会直接改变仿真结果，但其准确性和完整性会影响仿真结果的展示。因此，在建模仿真过程中，必须重视数据的记录和管理。

在FDTD/FDFD求解器中，记录数据的主要承担者是监视器，其次是每个组件自身存储的“原始数据（Raw data）”；
在FDE求解器中，模式求解结果展示在Eigensolver workbench页面，其中包含模式场图、有效折射率等信息。用户可以从Mode solver计算的结果数据集中获取原始数据。

3.分析结果

分析结果的数据来源主要是各种监视器，少量“原始数据（Raw data）”可以从求解器中获取。

一般功能

此外，软件的各个模块基本上支持以下三个功能：

脚本（Script）；
数据可视化（Data visualizer）；
优化和扫描（Optimization and sweep）。

flowchart LR
    subgraph General_functions[General functions]
      Optimizations_sweep[Optimizations and sweep];
      Data_visualizer[Data visualizer];
      Script[Script];
    end
    subgraph Used_in[Used in]
    1_Project[1 Project];
    2_Record[2 Record];
    3_Analysis[3 Analysis];
    end
    General_functions --> 1_Project[1 Project];
    General_functions --> 2_Record[2 Record];
    General_functions --> 3_Analysis[3 Analysis];

工作环境和资源配置

工作环境

软件支持：

Windows 系统
Mac 系统
Linux 系统

资源配置

计算方式：

个人计算机
云服务器
高性能云计算集群（HPC）

更多设置细节，请参阅计算资源。