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高斯光束

最近仿真需要用到高斯光束,学习了一下高斯光束的设置和相关理论。

在一定频率下,Maxwell方程并不独立完全独立,只有法拉第定律和安培定律(加位移电流)的两个方程独立。求解电场或磁场可以得到Helmholtz方程,是一定频率下电磁波的基本方程。其解是电场代表电磁波场强在空间中的分布,每种可能的形式成为一种波模。

基本的解有平面波、球面波和高斯光束。高斯光束在束腰可以看作平面波,而在远离束腰的地方可以看作球面波,是连接平面波和球面波的一种过渡的形式。

高斯光束的方程为:
$ \frac{E(r,z,t)}{E_0}=\frac{w_0}{w(z)}exp[-(\frac{r}{w(z)})^2]exp[i(\omega t-\Phi _T-\Phi _L)]$

高斯光束的基本参数有:
– Beam radius : $w(z)=w_0\sqrt{1+(\frac{z}{z_R})^2}$,代表z点处光斑半径
– Radius of curvature of phase front : $R(z)=z[1+(\frac{z_R}{z})^2]$,代表等相位面
– Transverse phase : $\Phi T(r,z)=\frac{kr^2}{2R(z)}$
– longitudinal phase : $\Phi _L(z)=k_z-arctan(\frac{z}{z_R})$
– Rayleigh Length : $ z_R=\frac{\pi w_0^2}{\lambda }$,也称为高斯光束的共焦参数
– Divergence angle : $\Theta =2\theta =2\times \lim
{z \to \infty } arctan(\frac{w(z)}{z})\simeq \frac{\lambda _0}{\pi nw_0}$,代表远场发散角

参考:
1. Understanding the Paraxial Gaussian Beam Formula
2. Gaussian beam – wikipedia
3. Gaussian beam – Youtube

Sentaurus Structure Editor 学习笔记(1)

主要参考自官方手册 Sentaurus Structure Editor User Guide Version H-2013.03, March 2013

Sentaurus TCAD的结构编辑可以使用GUI,每一个操作都对应命令行,目前只用过编辑命令行.cmd文件,把遇到过的命令行记录一下

New Replaces Old,重叠处,已有的形状被减去
(sdegeo:set-default-boolean “ABA”)

Old Replaces New,重叠出,新建的形状被减去
(sdegeo:set-default-boolean “BAB”)

Sentaurus安装与破解

非原创,只是搬运工,自我总结。

本科时候用过Silvaco TCAD,做了毕业设计的仿真,不过主要还是抄抄例子、改改参数。

目前因为需要,安装破解了Sentaurus TCAD,用于半导体仿真,在这里自我总结一下。

Sentaurus TCAD是一款半导体器件仿真软件。(废话

安装流程


1. 虚拟机

我试过Redhat 5.5、CentOS 7(1708)、Ubuntu。

其中前两个是自己装的,Ubuntu是用的仿真小哥免安装版。

后两者都有一定问题,CentOS补了几个依赖包,在打开svisual还是有点问题;Ubuntu在导入和导出.gzp文件的时候有点问题。

目前主要还是用Redhat 5.5,算是比较稳定,但是在用svisual打开某些文件的时候还是会死机,跳回到登陆界面。

虚拟机软件 VMware-workstation-full-14.0.0-6661328 ,网上有很多下载和破解。

然后在虚拟机里安装 Linux 操作系统,我用了 rhel-server-5.5-x86_64-dvd


2. Sentaurus TCAD 软件主体

Sentaurus TCAD的安装文件包括4部分:

  1. scl软件,用于启动License服务
    scl_v11.6_amd64.tarscl_v11.6_common.tar
  2. sentaurus TCAD的安装文件
    sentaurus_vH_2013.03_amd64.tar (这是64位系统的文件)sentaurus_vH_2013.03_common.tar
  3. 安装器
    installer_v3.0
  4. Sentaurus范例库
    sentaurus_applications_library_vH_2013.03_common.tar

将它们拷入虚拟机,放在同一目录下,切换至root用户进行操作

cd installer_v3.0 #切换至installer_v3.0目录下
./setup.sh -install_as_root #运行安装器

先安装Sentaurus TCAD,再安装SCL。

两者的安装路径一般分别选择为/usr/synopsys/H_2013.03/usr/synopsys/SCL

如果安装过程中没有报错,软件的主体就安装完毕了。


3. 环境变量配置

修改 /etc/bashrc 文件,在其后添加以下内容

#---the Path where you install TCAD
export TcadPATH=/usr/synopsys/H_2013.03
#---the Path where you install SCL
export SclPATH=/usr/synopsys/SCL
#---the  Path of your license file
export LicPATH=/usr/synopsys/SCL/admin/license/synopsys.dat

export PATH=$SclPATH/amd64/bin:$PATH
export PATH=$TcadPATH/bin:$PATH
export LM_LICENSE_FILE=$LicPATH
export SNPSLMD_LICENSE_FILE=$LicPATH
export STDB=$HOME/STDB

可以在终端里输入 swblmhostid 命令,测试环境变量是否配置成功。


4. 破解步骤

  1. 使用 ifconfighostname 查看 网卡物理地址主机名
  2. 打开LicGen,加载pakcs文件下的Synopsys.lpd。在Select Host ID中选择Custom,输入eth0网卡的物理地址,注意中间不要留冒号。选中Use Daemon,在Select Daemon ID中选择Custom,同样输入eth0网卡的物理地址。
  3. 生成license,将SERVER名字改为虚拟机的hostname,然后将synopsys.dat保存到Synopsys SSS Feature Keygen文件夹路径下。
  4. 运行cmd,cd找到Synopsys SSS Feature Keygen路径下的sssverify,运行sssverify.exe synopsys.dat命令。记下SECRET DATA
  5. 打开KGen,输入上面SCRETE DATALinux eth0网卡物理地址,点击生成后,将会自动在该文件夹路径下生成license.dat文件。
  6. 打开license.dat文件,拷贝INCREMENT整个段落,粘贴插入到synopsys.dat文件中PACKAGE之前。
  7. 修改后的synopsys.dat文件即为Sentaurus的license文件。将synopsys.dat文件复制到scl/admin/license路径下(正版软件license存放路径)。并且将snpslmd后面语句改为此文件在scl中的路径scl/amd64/bin/snpslmd

5. 启动lmgrd

在终端输入lmgrd,出现valid SSS feature found意味着license服务启动成功

如果显示TCP端口被占用,可以使用lmdown命令关闭服务。等待数分钟,释放端口后再启动lmgrd

修改/etc/rc.local,在其后添加

/usr/synopsys/SCL/amd64/bin/lmgrd -c /usr/synopsys/SCL/admin/license/license.dat -l /usr/synopsys/SCL/admin/license/license.log

使license服务随系统启动。

第一次启动需要设置STDB目录,切换到个人目录下,mkdir STDB创建目录。

然后就可以使用软件进行仿真学习和研究了!


其他

如果嫌自带的编辑器丑……可以按照 Sentaurus TCAD安装之jedit+TCAD宏包 教程,配置jedit,强烈推荐!


主要参考

  1. 知乎live : 如何快速入门Sentaurus TCAD半导体器件仿真
  2. 知乎专栏 : Sentaurus TCAD 数值模拟
  3. 最详细的Sentaurus 2013安装过程