ANSYS LUMERICAL MULTIPHYSICS

Ansys Lumerical Multiphysics incorpora FEEM, un solver electromagnético por elementos finitos diseñado para calcular con precisión los modos de propagación en secciones transversales 2D de guías de onda y fibras ópticas. Basado en el método de autovalores de Maxwell en el dominio de frecuencia, FEEM permite analizar geometrías complejas y materiales avanzados con alta fidelidad, siendo ideal para el diseño de componentes fotónicos integrados.

El módulo ofrece modelos de materiales configurables con múltiples coeficientes, respuesta espectral de banda ancha y scripting personalizado, lo que permite adaptar la simulación a condiciones reales de fabricación. Además, incluye refinamiento automático de malla basado en perfiles térmicos importados, mejorando la resolución en zonas críticas y facilitando el análisis acoplado entre óptica y térmica.

FEEM se integra en flujos multiphysics para modelar efectos electro-ópticos y termo-ópticos, permitiendo a los ingenieros simular con precisión cómo la temperatura o el campo eléctrico afectan al comportamiento óptico de sus dispositivos. Esta capacidad lo convierte en una herramienta clave para el desarrollo de sensores, moduladores y láseres en sectores como telecomunicaciones, biotecnología y computación fotónica.

Ansys Lumerical Multiphysics incorpora CHARGE, un solver tridimensional basado en el método de deriva-difusión por elementos finitos, diseñado para simular con precisión el transporte de carga en dispositivos semiconductores fotónicos. Resuelve de forma auto-consistente las ecuaciones de Poisson y deriva-difusión, permitiendo analizar el comportamiento eléctrico en condiciones reales y optimizar la eficiencia mediante refinamiento automático de malla.

Este módulo permite modelar de forma conjunta los efectos térmicos y eléctricos, capturando fenómenos de auto-calentamiento en dispositivos de alta corriente. El refinamiento de malla se adapta dinámicamente según la geometría, los materiales, el dopado y la generación óptica o térmica, mejorando la resolución en zonas críticas del diseño. CHARGE admite la importación de formatos estándar como STL, GDSII y STEP, facilitando la integración con flujos de diseño existentes.

Además, ofrece simulaciones en régimen estacionario, transitorio y análisis de señal pequeña en AC, lo que permite evaluar el rendimiento en múltiples condiciones operativas. Sus modelos de materiales avanzados y configurables lo convierten en una herramienta esencial para el desarrollo de moduladores, detectores, láseres y otros componentes optoelectrónicos de alta precisión.

Ansys Lumerical Multiphysics incluye HEAT, un solver térmico tridimensional basado en elementos finitos que permite simular con precisión los efectos de conducción, convección y radiación, así como el calor generado por fenómenos ópticos y eléctricos. Esta herramienta está diseñada para analizar la estabilidad térmica de dispositivos fotónicos y garantizar su fiabilidad en condiciones operativas reales.

HEAT incorpora modelos de materiales avanzados y configurables, junto con refinamiento automático de malla basado en perfiles térmicos importados, lo que mejora la resolución en zonas críticas del diseño. También permite simular el calentamiento por efecto Joule derivado de la conducción eléctrica, ofreciendo una visión completa del comportamiento térmico en componentes de alta densidad energética.

El solver admite simulaciones en régimen estacionario y transitorio, lo que facilita el análisis de disipación térmica en diferentes fases del ciclo de diseño. Gracias a su integración en flujos multiphysics, HEAT es una herramienta esencial para optimizar la gestión térmica en moduladores, sensores, microLEDs y circuitos fotónicos integrados.

Ansys Lumerical Multiphysics incorpora MQW, un solver especializado en el cálculo acoplado de estructuras de banda cuántica mediante el método k·p, diseñado para simular el comportamiento cuántico en semiconductores de espesor atómico. Esta herramienta permite modelar con precisión la ganancia óptica, la emisión espontánea y la evolución de funciones de onda en dispositivos activos como láseres, amplificadores ópticos (SOA), moduladores electro-absorbentes y microLEDs.

MQW considera efectos críticos como la temperatura, la presencia de excitones, el campo eléctrico y las tensiones mecánicas, lo que permite evaluar el rendimiento real de materiales III-V y III-N, con modelos personalizables y configurables. Su interfaz es scriptable y accesible, lo que facilita la integración en flujos de trabajo automatizados y el ajuste fino de parámetros físicos en simulaciones multiphysics.

Los resultados generados por MQW pueden utilizarse como entrada directa en modelos compactos de láser dentro del solver INTERCONNECT, lo que permite simular el comportamiento dinámico de dispositivos fotónicos integrados en sistemas más amplios. Esta capacidad lo convierte en una herramienta esencial para el diseño de componentes optoelectrónicos de alta eficiencia en sectores como telecomunicaciones, biotecnología y computación fotónica.

Ansys Lumerical Multiphysics integra DGTD, un solver electromagnético tridimensional basado en elementos finitos y en el método de Galerkin discontinuo en dominio temporal. Esta tecnología permite simular con alta precisión la propagación de ondas electromagnéticas en geometrías complejas, siendo especialmente eficaz en diseños donde la exactitud es crítica y la interacción multiphysics es esencial.

DGTD ofrece modelos de materiales avanzados y configurables, junto con refinamiento automático de malla que se adapta dinámicamente a la geometría y las propiedades físicas del sistema. Además, permite realizar proyecciones en campo lejano y análisis de rejillas, lo que resulta clave en el diseño de estructuras fotónicas como difractores, metasuperficies y dispositivos nanoópticos.

Gracias a su integración en flujos multiphysics, DGTD facilita el análisis acoplado entre óptica, térmica y eléctrica, permitiendo a los ingenieros validar el rendimiento electromagnético de sus diseños en condiciones reales. Esta capacidad lo convierte en una herramienta indispensable para el desarrollo de componentes fotónicos de alta precisión en sectores como telecomunicaciones, defensa, biotecnología y computación fotónica.