電磁波解析ソフト KeyFDTDとは
電磁波解析ソフト／電磁波シミュレーションソフト KeyFDTD
電磁波解析ソフト KeyFDTDとは、FDTD(Finite Difference Time Domain 有限差分時間領域)法を用いて解析結果をリアルタイムに可視化しながら解析を行うことが出来る電磁波解析ソフトウェアです。
KeyFDTD is an electromagnetic wave analysis software that utilizes the FDTD (Finite Difference Time Domain) method to perform analyses while simultaneously visualizing the results in real-time.
本ソフトには、解析に必要となるモデリング(KeyModel)・ソルバー(KeyFDTD)・データ可視化(KeyPlot)を行う3つのソフトとツール類が予め含まれます。
KeyFDTDは広範囲領域に対応可能なソフトであり、テラヘルツや、ナノ素材、ナノ構造（構造色）、マイクロ波加熱、アンテナ、プラズモン、レンズ、近接場光、導波管などの様々な分野の電磁波解析の適応例があります。 操作方法はシンプルですので、電磁波解析の初心者の方でも使いこなせます。また機能が充実しているので解析を専門に行っているエキスパートの方にも満足していただけます。 自社開発ソフトですので開発技術者が直接サポートを行います。また、お客様のご要望があればカスタマイズされた電磁波解析ソフトウェアをご提供することも可能です(有償)。
電磁波解析ソフト KeyFDTDの特徴
特徴その1 自社開発/国産ソフト(日本語完全対応)でリーズナブル
日本人開発者が国内で開発、技術サポートを直接行っています。使いやすく、質問に対するレスポンスも的確かつ迅速です。GUIや、マニュアル、解析事例、FAQは日本語記載。他言語ソフトを使用する際の解析以前の困難、気苦労とは無縁で研究に集中できます。
定期的なオンライン講習会や個別の技術相談（以上、いずれも無料）でお客様の問題が解決できるよう丁寧にお手伝いいたします。「My かぎけん」よりオンラインのご相談日時を選択できます。 ユーザー様から「サポートのかぎけん」という高い評価を頂いております。
自社開発しているため、 同等精度の他製品と比べてリーズナブルな価格で提供しています。メッシュ生成や解析ソルバー、可視化ソフトが揃っているのでKeyFDTDだけですぐに電磁波解析を始められます。
特徴その2 充実したサポート
①「電磁波解析」セミナー 電磁波解析を行う上で必要な知識やノウハウなど役立つ情報や解析ソフトの使い方などをご紹介するセミナーです。開催日程をご参照の上、お申込みください。 お申込みフォーム
②個別技術相談（オンラインかぎけん相談室）KeyFDTDを使用されていて不明な場合など親身にご相談に応じます。無料です。myかぎけん（要ユーザー登録）の「かぎけん相談室」からご予約下さい。お客様が論文を書かれる時にも開発者を含めサポート担当者が技術サポートに全力を尽くします。
③mail相談 ソフトウェアの導入前や導入検討中の場合や導入後も、mailで対応いたします。（ただし最初のお問い合わせはこちらのフォームからお願いします。）
特徴その3 FDTD法ならではの機能
電磁波解析実行中、リアルタイムの電磁界分布を可視化できます。また、リアルタイムの電磁界分布をアニメーション出力することにより、視覚効果のあるプレゼンテーションが行えます。またDFT(離散フーリエ変換)機能を利用し周波数領域解析が実行できます。解析対象の反射・透過・消光スペクトルが1度の解析で取得できます。 ※1度の解析で取得できる周波数範囲は、中心周波数fに対して0.5f-2f。
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自社開発の意義
各種技術系ソフトでは、海外ソフトを輸入し日本に流通させることが一般的です。しかし、それで良いのでしょうか？ 日本の産業を下支えするソフトウェアの開発力（技術力）が脆弱になりつつある現在、今後の発展を目指すには技術開発力の持続的発展が必要と弊社は考えます。
電磁波解析ソフトKeyFDTDに関するFAQ
解析モデル作成
Q）建物のような大きな場所での解析は可能でしょうか？
A）一般的には、解析空間の大きさに対して、波長が20分の1～20倍程度の解析が可能です。FDTD法の解析特性として対象とする波長により異なるため、どのような条件で解析されるかをお知らせいただければ具体的に回答いたします。
Q）解析モデルを容易に変更または設定することはできますか？
A）プレビュー表示を確認しながらの変更、設定が可能です。
Q）設定できる図形の形状にはどのようなものがありますか？
A）直方体、円錐／円筒、球、楕円体、楕円柱、六面体、四面体、三角柱等の他、３次元CADをお持ちであれば、STL 或いは DXFファイルをインポートすることが可能です（DXFファイルは AutoCAD Release 14 ～ AutoCAD 2006に対応）。
Q）分割するセルの間隔は最小何nmまで可能ですか？
A）KeyFDTDでは、メッシュ数の限界はOSが認識できる実メモリ容量まで使用可能です。 しかし、解析時間等から快適な使用ができるのは、マシン環境にもよりますが、 一千万メッシュ(例えば200×200×200メッシュ)程度ではないかと思われます。 ※メモリ容量が多いほど、比例して扱えるメッシュ数も増えますが、 メッシュ数が増えるほど、計算時間もかかります。
解析可能な物質
Q） KeyFDTDに標準で含まれる物性データはどの位ありますか？
A）材料としては、電磁波で一般的な200種類程の物性データを標準装備しています。光学材料については、標準的な40種類程のデータを組み込んでいます。
Q） 光学材料の測定データや公開データを読み込むことはできますか？
A）各波長に対する複素屈折率を含む.nkファイルを読み込むことができます。
Q） 屈折率データをインポートした場合値の補間は行っていますか？
A）誘電率が正の場合は内挿、外挿します。誘電率が負になる場合は設定が異なり、DebyeやDrude、Lorentzモデルの係数を指定して波長分散を設定します。
Q）足りないデータは追加できますか？
A）自由に物性値を追加、変更することができます。また、上記のように、一般的な光学データベースの読み込みに対応している他、ユーザー様にて収集された物性値等の読み込みも可能です。
FDTD解析
Q）負の誘電率を解析できますか？
A） KeyFDTDはRC-FDTD法に対応しているため負の誘電率でも解析できます。DebyeやDrude、Lorentzモデルにより波長分散を近似し、各位置の電束密度を誘電率と電界の積で帰納的に畳み込み積分して負の誘電率を考慮しています。負の誘電率を示す可視光帯における金、銀、銅をシミュレーションした解析事例がありますのでご参照ください。
Q）ナノ構造からの散乱スペクトルや消光スペクトル等を得ることができますか？
A）2つ方法があります。波長を徐々に変えて各波長の計算を行う手法とガウシアンパルスを入射して離散フーリエ変換の係数から求める手法を選択できます。どちらも散乱光の強度や、位相を計算することが可能です。 もちろん、減衰のスペクトルも計算できます。
Q）貴金属ナノ粒子の局在プラズモン共鳴による電場分布を計算できますか？
A）可能です。中空銀ナノ粒子の局在プラズモン共鳴をシミュレーションした解析事例がありますのでリンク先をご参照ください。
Q）FDTDの特徴は、FEMと比べた場合どのような所にありますか？
A）FDTD法の特徴は、過渡現象を可視化できることにあります。時々刻々の意味のある解析結果が得られます。またガウシアンパルスを入射し離散フーリエ変換の係数を求める方法では、1回の計算で反射・透過などのスペクトルを求めることができ非常に効率的です。この点がFEMよりFDTDがスペクトルを重視する光学の分野で特に活用例が多い理由です。
Q）KeyFDTDと他社品でシミュレーション精度に違いはないでしょうか？
A）FDTD法を使用している製品でしたら基本的には精度は同じです。
Q）これまで理論だけでやって来て市販ソフトを使ったことがありません。KeyFDTDを使いこなせるでしょうか？
A）KeyFDTDはビジュアルに操作できますので、これまで市販ソフトを使ったことのない方でもご使用になれます。
Q）モニタリングできる変数を教えてください。
A）次の変数を表示することが可能です。 E：電界、 H：磁界、 S：ポインティングベクトル、 L：比吸収率、 I：電流。 Ex,Ey,Ezのようにそれぞれの軸方向の成分も表示できます。また、複素振幅表示や、振幅位相表示が可能です。
導入時のご質問
Q）PCのスペックは何により決まりますか？
A）プロセッサの性能は解析速度に、メモリの容量は解析可能な規模に比例します。 メモリを16GB以上搭載すると複数の解析を同時に実行しやすくなります。
Q）計算速度を上げるにはどうすれば良いですか？
A）FDTD法では、計算速度にプロセッサのクロック周波数とメモリのバンド幅が大きく影響します。 搭載メモリが大きい場合はスレッド数が多いプロセッサを選択すると複数同時解析時の解析速度低下が抑えられます。
Q）OSは32bit版と64bit版はどちらにすればいいですか？
A）KeyFDTDは64bit版で動作します。32bit版はメモリ限界など多くの制約があるため原則提供いたしません。
Q）電磁波解析ソフトKeyFDTDにはなにが含まれますか？
モデリングソフトKeyModel、FDTDソルバー、データ可視化ソフトKeyPlotが一体になっており、90万円（+消費税）で全てを含んでおります。 また、特殊な機能については、有償のカスタマイズにて対応させて頂くことも可能ですので、必要な機能をご提示頂ければお見積りいたします。
Q）ユーザーサポート（年間保守契約）の内容について教えてください。
A）ユーザーサポートの内容は、最新プログラムの提供、講習会の無料参加、メールによる解析の質問対応、お客様相談室のご利用、ソフトウェア使用環境の変更などです。
Q）年間保守契約は継続して加入する必要がありますか？
A）KeyFDTDは新バージョンの無償提供や、FAQ、マシン変更などに必要となりますので、ご継続をお願いいたします。
Q) ライセンス形態は永久使用許諾ですか？
KeyFDTDのライセンス形態は登録されている使用PCでの永久使用許諾です。使用するPCの登録変更は年間保守契約（導入から1年はライセンス料に含まれます）に基づいて行いますので、導入次年度より年間保守契約を締結していただくことを強くお勧めします。
お客様の声
数ある電磁波解析ソフトの中から、お客様がKeyFDTDのご導入を決められた事由や、ご導入後の感想をお寄せ頂いておりますので、ご紹介させて頂きます。
導入事由やご感想は、お客様がどのようにKeyFDTDをご利用になるかによって各々異なりますが、弊社ソフトの特徴を最も良く把握して頂き、しかも大多数のお客様の声を漏らさず反映されていることから下記を代表として、頂いた内容の全文を修正することなくそのままの形で掲載させて頂きました。
KeyFDTD導入の理由
「高周波・マイクロ波領域での電磁界の解析ソフトのなかで、素材あるいは伝播路と電磁波界の相互作用を見るには、FDTD法が現在最も有力な方法と言われている。
そのなかで、KeyFDTDは安価にもかかわらず、極めて高速のソルバーで計算できること、この種のソフトの中では最も使い易く最も表現力のあるプリポスト・プロセッサーを搭載し解析に関し群を抜いて優秀なこと、高度なメッシュ製作機能を持ち解析精度が微小な領域まで高いことなど、機能的に非常に優れている。また、開発者が物理学、電磁気学、物性工学などの立場から実験・研究・開発に携わった豊かな経験を持ち合わせていることから、単なる数値解析だけに終わらずに実験の物理現象との検証がなされており、また柔軟にオプションプログラムを搭載してカスタマイズにも応じてくれるなどの点も優れている。
今後、マイクロ波と伝熱現象の連成解析を行なうことによってマイクロ波化学の研究を深めるためにも、またマイクロ波を用いた実装置開発や、実験装置・実験系の検討に対しても、このカスタマイズ対応と言う点は重要である。
特に現行のままでも、素材の積算吸収電力を三次元的に表現できるソフトは他にはなく、立体的な発熱分布の検討に関して容易に検討できることは優れた特徴である。」
（独立行政法人のユーザー様より）
導入後のご感想
「KeyFDTDを導入して、これまで頭の中だけで想像していた現象が、 目に見えるようになり、爽快です！」（大手機器メーカーのユーザー様より）
科技研の動画コンテンツ
現象が見えないのでとっつきにくいと言われている電磁波問題解決の糸口となるお手伝いの一環として、「電磁波とは何か」についての分かりやすい動画を公開しました。出演は、弊社科学技術部長 藤田明希で、身振り手振りを交えて渾身の講座を行っています。まずはご覧頂いて電磁波に関する興味のきっかけとなれば嬉しいです。
講義の目的
かぎけんの科学技術部長が「電磁波とは何か」について分かりやすく講義します。
講義内容
磁石の歴史、「波」がNewtonの運動方程式から定義されるまで、静電気（ターレスの記述）からライデン瓶、フランクリンの凧実験、アンペールの右手の法則、ファラデーの電磁誘導、電気力線、磁力線、ガウスの法則、ガウスの磁力線の法則、マクスウェル方程式の成り立ち、rotB rotDの式から古典的波動方程式が導出される、アンペール、ファラデー、ガウス、ヘルツの単位について、ガウスの実験、電気、磁気、光の電磁波性の発見、エンディングまで
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