آموزش نرم افزار لومریکال lumerical

بسته آموزشی نرم افزار لومریکال lumerical 

نرم افزاری لومریکال ابزاری توانمند برای طراحی و شبیه‌سازی افزاره‌های نوری و الکترونیکی است که قابلیت شبیه‌سازی دو بعدی و سه بعدی ساختارهای مختلف با ابعاد نانو و میکرومتری را دارا است.

این بسته آموزشی از 4 عدد DVD شامل موارد زیر تشکیل شده است:

الف) آموزش چهار ماژول (زیر نرم افزار ) نرم افزار لومریکال شامل:

1- مدسولوشن   Mode Solutions

2- FDTD Solutions

3- دیوایس Device

4- اینترکانکت Interconnect

همچنین شامل آموزش اسکریپت نویسی همراه با شبیه سازی مثال های بسیار پرکاربرد است.

---

زیر نرم افزار MODE Solutions

این زیر نرم افزار یک محیط جامعِ طراحی waveguide برای تجزیه و تحلیل و بهینه سازی فیبرها، کامپوننت ها و موجبرها است. این زیر نرم افزار قادر به محاسبه تعداد زیادی از پارمترهای ساختاری بر حسب طول موج یا فرکانس است از جمله این پارامترها ضریب شکست موثر ، پاشندگی، تلفات، سرعت گروه، ضریب شکست گروه، سطح مقطع موثر، پارامتر غیر خطی بر حسب طول موج هستند. موجود بودن بخش های سوئیپ و بهینه ساز در خانواده نرم افزارهای لومریکال خصوصا نرم افزار مدسولوشن این امکان را به طراح می دهد تا به بررسی هر یک از خروجی های بیان شده بر حسب تغییر یکی از پارامترهای فیزیکی ساختار بپردازد و در نهایت ساختاری با ابعاد بهینه ارائه دهد.

زیر نرم افزار FDTD Solutions

این ماژول حل کننده مساله ی ماکسول سه بعدی Maxwell solver می باشد که قادر به تجزیه و تحلیل فعل و انفعالات UV، نور مرئی و مادون قرمز با مقیاس طول موج است. نرم افزار FDTD Solutions نرم افزاری بسیار قدرتمند است که با حل دو و سه بعدی معادلات ماکسول با روش تفاضل متناهی در حوزه زمان FDTD، به بررسی رفتار انتشار نور درون ساختارهای مورد نظر در ابعاد میکرو و نانو می پردازد. نتایج این نرم افزار با توجه به الگوریتم های استفاده شده در آن به پیاده سازی عملی بسیار نزدیک هستند. همچنین طراح با دسترسی به مانیتورهای مختلف می تواند توزیع میدان های نوری در حوزه زمان درون ساختار را ملاحظه و به سادگی عملکرد ساختار را در حوزه طیفی ارزیابی نماید.

زیرنرم افزار Device

به عنوان یک نرم افزار شبیه سازی دیوایس های نیمه رسانای TCAD، برای طراحی، تجزیه و تحلیل و بهینه سازی قطعات اپتو الکترونیکی بکار می رود. نرم افزار DEVICE بخش شبیه ساز الکتریکی مجموعه نرم افزار لومریکال است که شبیه سازی الکتریکی آن بر اساس فیزیک نیمه هادی (فیزیک الکترونیک) است. این نرم افزار با حل معادلات Drift-Difusion به توزیع مکانی الکترون ها و حفره ها درون ساختار طراحی شده می پردازد و با حل معادله پواسن نتایج بسیار دقیق و نزدیک به پیاده سازی عملی را ارائه می دهد. از این ماژول برای طراحی و تحلیل سلول های خورشیدی، دیودها و ترانزیستورها استفاده می شود این محیط قابلیت ورود پارامترهای نوری شامل نرخ تبدیل فوتون به الکترون را از ماژول FDD دارا است

زیر نرم افزار Interconnect

 یک محیط طراحی مداری یکپارچه ی فوتونیک برای تجزیه و تحلیل مدارهای نوری و الکترونیکی است. با استفاده از این محیط می توان المان های نوری را که توسط ماژول های FDTD و Mode طراحی نمودیم به یکدیگر متصل نموده و سایر پارامترهای مورد نظر را از دیدگاه های مخابراتی محاسبه و تحلیل نمائیم . همچنین قطعات الکترونیکی طراحی شده توسط ماژول Device نیز توسط این نرم افزار قابلیت ایمپورت دارند و می توان آنها را به سایر المان های الکتریکی و الکترونیکی موجود در نرم افزار Interconnect متصل نمود و در نهایت به محاسبات پارامترهای مطلوب شامل جریان، ولتاژ، توان، نرخ بیت، راندمان و نظایر آنها پرداخت.

---

ب) آموزش اسکریپت نویسی

آشنایی با دستورات عمومی اسکریپت نویسی شامل

1. دستورات سیستمی
2. معرفی متغیر، ثابت، ماتریس
3. دستورات اپراتوری
4. توابع
5. دستورات حلقه
6. دستورات شرطی
7. دستورات رسم نمودار
8. دستورات ایجاد و تغییر اشیا در شکل ها و اندازه های مختلف
9. دستورات اجرایی برنامه
10. دستورات اضافه نمودن تحلیل های FDTD، FDE، EME
11. دستورات محاسباتی میدان نوری نزدیک و دور
12. دستورات محاسبات مد
13. دستورات بهینه سازی
14. دستورات سوئیپ
15. دستورات ایجاد و کپی نمودن مواد مختلف منطبق بر پروفایل ضریب شکست
16. دستورات محاسبه پاشندگی و تلفات، ضریب شکست موثر، 
17. دستورات محاسبه ضریب شکست گروه، سرعت گروه، 
18. دستورات محاسبه سطح مقطع موثر، 
19. دستورات محاسبه پروفایل عبور، بازتاب، جذب.

---

ج) آموزش محاسبه پارامترها

میزان عبور، میزان بازتاب و میزان جذب نور بر حسب طول موج همچنین محاسبه نرخ تبدیل فوتون به الکترون و...

د) آموزش استخراج ضرایب

ضریب شکست موثر ، پاشندگی، تلفات، سرعت گروه، ضریب شکست گروه، سطح مقطع موثر، پارامتر غیر خطی بر حسب طول موج

ه) آموزش مفاهیم و شبیه سازی

نانوساختارها، سلول ها و صفحات خورشیدی، فیبرها و موجبرهای معمولی و بلور فوتونی در ساختارهای معمولی و پلاسمونیک

و) شبیه سازی ساختارهای پریودیک

شامل موجبرها، اسپلیترها و گیت های نوری همچنین شبیه سازی مقاله های ISI -- آموزش سوئیپ و 5 ساعت آموزش اسکریپت نویسی

---

ی-1) بسته نرم افزاری لومریکال 2016

بسته نرم افزاری لومریکال 2016 Lumerical شامل نسخه 32 و 64 بیتی همراه با فیلم آموزش نصب و پشتیبانی از ماده گرافن و تحلیل حرارتی

ی-2) بسته نرم افزاری لومریکال 2015

بسته نرم افزاری لومریکال 2015 Lumerical شامل نسخه 32 و 64 بیتی همراه با فیلم آموزش نصب

ی-3) بسته نرم افزاری لومریکال 2013

بسته نرم افزاری لومریکال 2013 Lumerical شامل نسخه 32 و 64 بیتی همراه با فیلم آموزش نصب

آشنایی با نرم افزار آرسافت Rsoft و شبیه سازی مقاله های معتبر ISI با استفاده از آن

 

آرسافت (RSoft 2014) یکی از بهترین نرم افزارهای موجود برای طراحی و تحلیل ساختارهای نوری شامل ساختارهای تک لایه، چند لایه و به ویژه ساختارهای مبتنی بر بلورهای فوتونی تک، دو و سه بعدی است. محققان با  استفاده از این نرم افزار قادر خواهند بود تا قبل از پیاده سازی عملی ادوات نوری به بررسی رفتار انتشاری در حوزه های زمان و فرکانس پرداخته و اصلاحات لازم را انجام دهند و با تغییرات مطلوب قبل از پیاده سازی ساختاری بهینه را ارائه دهند.

این نرم افزار با استفاده از ماژول های منحصر به فرد خود، محیط نسبتا ساده با کاربری  بسیار ایده آلی برای کاربران فراهم نموده است. طوری که پژوهشگران با استفاده از اسناد راهنما و مثال های متنوع آن به سادگی می توانند به مهارت کافی در این خصوص دست یابند. ساختار ماژول شکل این نرم افزار باعث شده تا کاربر وابسته به نیاز خود نسبت به یادگیری آن ماژول اقدام نماید و لازم نباشد تا سایر بخش های نامرتبط با موضوع  را یاد بگیرد. این نرم افزار علاوه بر کاربردهای صنعتی برای طراحی و پیاده سازی افزاره های نوری به طور گسترده ای مورد توجه محققان در دانشگاه های معتبر دنیا قرار گرفته طوری که هر ساله شبیه سازی عددی بسیاری از مقاله های مجله های معتبر با این نرم افزار انجام می شود طوری که تصور تحلیل و طراحی ساختارهای نوری خصوصا بلورهای فوتونی بدون آن امکان پذیر نیست. به جرات می توان گفت بسته آموزشی نرم افزار آرسافت Rsoft که در این وب سایت به شما پژوهشگر عزیز معرفی و عرضه می گردد بهترین و کامل ترین بسته آموزشی آرسافت تاکنون است و مشابه آن نه تنها به زبان فارسی حتی به زبان انگلیسی نیز وجود ندارد. 

این بسته آموزشی توسط دکتر حامد سقایی (استادیار گروه مهندسی برق دانشگاه) تهیه و ضبط شده که آموزش های ایشان چون همیشه با بیانی روان و شیوا همراه است و برای جلوگیری از خستگی مخاطب سعی شده مدت زمان هر آموزش بیشتر از 45 دقیقه نباشد. از نکات مهم این بسته اشاره به جزئیات، بیان مفاهیم همراه با ارجاع به منابع علمی مناسب است. این آموزش با انجام پروژه های متنوعی همراه است لذا با زبانی ساده در کنار آموزش نرم افزار، ساختارهای متنوع معرفی و روش استخراج پارامترهای مختلف بیان خواهند شد.

در این بسته آموزشی سعی شده ماژول های کاربردی، اصول کلی، مفاهیم همراه با مثال های متنوع برگرفته از مقاله های معتبر آموزش داده شود طوری که کاربران پس از مشاهده فیلم های آموزشی به سادگی قادر به پیاده سازی ساختارهای متنوع خود توسط این نرم افزار باشند.

این بسته آموزشی از آموزش های زیر تشکیل شده است:

1. آموزش نرم افزار آرسافت RSoft
2. آموزش ماژول BandSOLVE
3. آموزش ماژول FEMSIM
4. آموزش ماژول FullWAVE
5. آموزش ماژول BeamPROP
6. آموزش شبیه سازی مقاله های ISI به صورت ترکیبی

---

آموزش نرم افزار آرسافت شامل موارد زیر است:

1. معرفی کلی نرم افزار آرسافت
2. معرفی منوهای نرم افزار آرسافت و آشنایی با بخش ویزارد
3. معرفی ماژول های مختلف نرم افزار
4. معرفی راهنمای نرم افزار و آشنایی با  Winplot
5. معرفی بخش ویراستار سراسری و پیکربندی آن
6. معرفی بخش سمبل ها و روش تنطیم مقادیر
7. معرفی قطعات مختلف در محیط Cad
8. معرفی منابع ورودی و مانیتورها
9. معرفی اسکنر و بهینه ساز
10. معرفی سیمولاتور اجرایی در ماژول های مختلف
11. طراحی و ترسیم ساختار در محیط Cad نرم افزار
12. آشنایی سریع با طراحی بلورهای فوتونی

---

آموزش ماژول BandSOLVE

ماژول محاسبه گر ساختار باند ( BandSOLVE ) یکی از مهمترین ابزارهای نرم افزار آرسافت است که از آن برای تحلیل و محاسبه ساختار باندی بلورهای فوتونیک یک، دو و سه بعدی به صورت میله های دی الکتریک در بستر هوا و حفره های هوا در بستر دی الکتریک استفاده می شود. این ماژول با استفاده از روش بسط موج تخت PWE تعداد معینی از ساختارهای باندی مدهای TE و TM را راستاهای انتشاری محاسبه می کند و با استفاده از آن باند ممنوعه ( شکاف باند فوتونی ) را رسم می نماید.  در واقع این ماژول به کاربر نشان می دهد در چه محدوده های فرکانسی امکان انتشار منبع نوری درون ساختار وجود دارد و در چه محدوده هایی وجود ندارد و بر این اساس برای ساختارهای میله ای (میله در بستر هوا) با حذف تعدادی از میله های دی الکتریک و یا برای ساختارهای اسلب با پر نمودن حفره های هوا در یک یا چند ردیف، می توان موجبر مورد نظر خود را طراحی نمود.

آموزش های ماژول BandSOLVE شامل موارد زیر است:

1. آشنایی با بلورهای فوتونی  ( فوتونیک کریستال )
2. آشنایی با راهنمای نرم افزار و مراجع موجود
3. طراحی ساختارهای بلور فوتونی دوبعدی میله ای  (میله های دی الکتریک در بستر هوا) با شبکه های مربعی  و مثلثی ( شش وجهی ) با استفاده از بخش Utility و روش محاسبه ساختار باند و تحلیل باند ممنوعه ( شکاف باند فوتونی )
4. روش استفاده از قابلیت اسکنر نرم افزار برای بررسی تاثیر تغییر پارامترها بر شکاف باند فوتونی (برخی از پارامترها شامل شعاع میله های دی الکتریک، تغییر دی الکتریک و Kz  هستند).
5. ایجاد باند هدایت با حذف تعدادی از میله های دی الکتریک و تاثیر آن بر انتشار نور درون ساختار همچنین نمایش میدان نوری درون ساختار
6. روش انتخاب سلول واحد و ابر سلول سوپر سلول برای محاسبه ساختارهای باندی
7. تحلیل ساختارهای بلور فوتونی یک بعدی
8. طراحی ساختار بلور فوتونی دوبعدی اسلب  (حفره های هوا در بستر دی الکتریک) با شبکه های مثلثی و مربعی 

---

آموزش ماژول FullWave

ماژول فول ویو FullWAVE یکی از پرکاربردترین ابزارهای نرم افزار آرسافت RSoft است که برای تحلیل و نمایش انتشار میدان های نوری (شدت میدان الکتریکی، مغناطیسی یا توان منبع) در درون ساختارهای معمولی و بلور فوتونی (فوتونیک کریستال) استفاده می شود که این ماژول نرم افزاری حل معادلات ماکسول را به روش عددی تفاضلی محدود حوزه زمان FDTD  انجام می دهد این روش از سرعت و دقت مطلوبی برخوردار است. با استفاده از این ابزار می توان پاسخ فرکانسی ساختار ساختارهای مختلف را بدست آورد. این ماژول دارای کاربردهای فراوان برای طراحی موجبرها ، اسپلیترها ، فیلترها ، مالتی پلکسر و دی مالتی پلکسرها ، مبدل ها ، بافرها، گیت های منطقی و نظایر آن در ساختارهای معمولی و بلورفوتونی است.

این بسته آموزشی شامل 12 ساعت فیلم آموزش در خصوص آشنایی با این ماژول و کاربردهای متنوع آن است 

1. آشنایی با ماژول  FullWAVE
2. طراحی تشدیدگر حلقوی مبتنی بر میله های دی الکتریک و بلورهای فوتونی
3. طراحی گیت های منطقی
4. طراحی اسپلیتر توان 
5. طراحی میکرو کاواک
6. تعریف مواد با ضریب شکست متغیر بر حسب طول موج ( مواد پاشنده) 
7. تعریف مواد غیرخطی و شبیه سازی انتشاری در موجبر مبتنی بر آن
8. بررسی خاصیت پلاسمونیک در موجبر
9. بررسی ساختارها با مواد با ضریب شکست منفی
10. شبیه سازی نور کند در موجبرهای بلور فوتونی

---

آموزش ماژول FEMSIM

شرکت Synopsys نخست برای بهره مندی از مزایای روش تفاضلی محدود در حوزه زمان FDTD شامل سادگی و سرعت بالای اجرا، ماژول FullWave را معرفی کرد. اما پس از مدتی با پیشرفت پردازنده ها، ارائه ابزاری برای تحلیل میدان نوری درون ساختار با دقت بالا اهمیت پیدا کرد. برای همین منظور این شرکت ماژول FEMSIM را ارائه داد. همانطور که از نامش مشخص است این ماژول با استفاده از روش اجزا محدود FEM ساختار را مش بندی نموده سپس معادلات ماکسول را بر روی هر یک از مش ها حل می کند.

در واقع این شرکت با ارائه ماژول های FullWAVE و FEMSIM، مزایای نرم افزار لومریکال و کامسول را به طور همزمان برای کاربران فراهم نموده است. ماژول FEMSIM دارای کاربردهای فراوانی شامل محاسبه و ترسیم مد پایه میدان، ضریب شکست موثر، پاشندگی و تلفات در هر طول موج درون ساختار طراحی شده است.

• در این آموزش بر خلاف سایر آموزش ها، یک مقاله بسیار معتبر ISI خط به خط مطالعه و تفسیر و تحلیل می شود. ساختار آن در محیط نرم افزار آرسافت RSoft طراحی و شکاف باند ترکیبی آن وابسته به پارامتر Kz رسم می شود. سپس با استفاده از ماژول FEMSIM میدان نوری پایه درون ساختار بررسی و برای مد اصلی میدان در هر طول موج ضریب شکست موثر و تلفات محاسبه خواهند شد و در پایان با استفاده از برنامه نوشته شده در نرم افزار متلب به بررسی پاشندگی مرتبه 2 تا 8 خواهیم پرداخت. (کلیه فایل ها در این بسته در اختیار شما قرار می گیرد).

 

---

آموزش ماژول BeamPROP

ماژول BeamPROP یکی از ابزارهای نرم افزار آرسافت مبتنی بر روش تفاضلی محدود پیشرفته انتشار پرتوBPM  است. کاربران پس از طراحی ساختارهای دو و سه بعدی به صورت تک یا چند لایه در محیط Cad نرم افزار و اختصاص مواد مورد نظر به هر لایه تعریف شده، با استفاده از این ابزار، رفتار انتشاری نور درون ساختار، مدهای محاسبه شده، همچنین پارامترهای کلیدی شامل ضریب شکست موثر، پاشندگی را به ترتیب مشاهده و محاسبه می نمایند. از این ابزار در طراحی موجبرها، فیبرهای معمولی و بلور فوتونی همچنین طراحی تداخل سنج ها و ادوات سیستم های مخابرات نوری و مدارهای مجتمع نوری استفاده می شود. این ابزار به سادگی با سایر نرم افزارها مشابه Zemax ، SPICE ، PICSES و نظایر آن ارتباط برقرار می کند.

1. آموزش های ماژول BeamPROP شامل موارد زیر است:
2. معرفی کلی ماژول  BeamPROPو آشنایی با اسناد راهنما
3. طراحی و تحلیل یک موجبر معمولی دو بعدی
4. طراحی و تحلیل یک فیبر به صورت سه بعدی
5. پیاده سازی و شبیه سازی ساختارهای چند لایه و ترسیم و تحلیل مدهای محاسبه شده
6. محاسبه ضریب شکست موثر، پاشندگی بر حسب طول موج در فیبر معمولی

---

آموزش شبیه سازی چند مقاله ISI

امروزه یکی از مشکلات پیش رو دانشجویان تحصیلات تکمیلی خصوصا دانشجویان مقطع کارشناسی ارشد انتخاب موضوع پروپوزال، انتخاب مقاله های معتبر و کاربردی در این زمینه است حل این مشکل در این بسته آموزشی دنبال می شود. مطالعه دقیق، تحلیل و تفسیر مقاله های معتبر نمایه شده توسط پایگاهای نمایه سازی Scopus و Thomson همچنین شبیه سازی مقاله ها از صفر تا صد توسط مجموعه ماژول های موجود در نرم افزار آرسافت باعث می شود که پژوهشگر علاوه بر آموزش روش مطالعه مقاله ها و استخراج نکات و پارامترهای کلیدی مقاله، یاقتن چالش ها و انتخاب موضوع پایان نامه با روش شبیه سازی منطبق با ماژول های متفاوت نرم افزار آشنا شود و با آگاهی بسیار بالای مراحل اولیه کار را دنبال کند.

1.  مطالعه دقیق و شبیه سازی مقاله طراحی گیت تمام نوری OR مبتنی بر بلور فوتونی (ماژول FullWave)
2. شبیه سازی محاسبه ساختارهای باندی بلورهای فوتونی مختلف و استخراج شکاف باند فوتونی (ماژول BandSOLVE)
3. مطالعه دقیق و شبیه سازی فیبر بلور فوتونی هسته تهی و استخراج ضرایب مختلف و بررسی انتشار (ماژول FEMSIM)
4. مطالعه دقیق، محاسبه و شبیه سازی نور کند در موجبر بلور فوتونی (ماژول FullWave)

 این بخش از آموزش به تفکیک ماژول ها در ماژول های مربوطه قابل ارائه است