OptiBPM 光波導(dǎo)設(shè)計軟件
關(guān)注創(chuàng)建者：宇熠科技 創(chuàng)建時間：2020-03-23
OptiBPM 光波導(dǎo)設(shè)計軟件的視頻教程
OptiWave 光通信設(shè)計軟件
OptiWave 光通信設(shè)計軟件包括以下 7 個模塊： 1、OptiGrating 光柵設(shè)計軟件 2、OptiFiber 光纖設(shè)計軟件 3、OptiFDTD 有限差分時域仿真設(shè)計軟件 4、OptiBPM 光波導(dǎo)設(shè)計軟件 5、OptiSPICE 光電回路設(shè)計軟件 6、OptiInstrument 儀器通信和控制軟件 7、OptiSystem 光通信系統(tǒng)與放大器設(shè)計軟件
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OptiBPM 光波導(dǎo)設(shè)計軟件的實例教程
OptiBPM 是一套用于設(shè)計復(fù)雜光波導(dǎo)的計算機輔助設(shè)計軟件，他功能強大、用戶友好，可仿真光器件中光信號的傳導(dǎo)、耦合、開關(guān)、分束、復(fù)用和解復(fù)用，讓您在計算機上創(chuàng)建各種光纖波導(dǎo)設(shè)計。
OptiBPM是基于光束傳播法(BPM)，對光通過任何波導(dǎo)介質(zhì)進(jìn)行仿真，無論是各向同性還是各向異性介質(zhì)。使用OptiBPM用戶可以在考察近場分布的同時驗證發(fā)散場和波導(dǎo)場。
OptiBPM可以提高工程師的工作效率，減少設(shè)計風(fēng)險，并降低與波導(dǎo)器件設(shè)計相關(guān)的整體成本。
OptiBPM可以模擬二維（2D）和三維（3D）波導(dǎo)器件中的光傳播。
2D區(qū)域是：
· X方向（垂直）-橫向
· Z方向（水平）-傳播方向
3D區(qū)域是：
· X方向（垂直）-橫向
· Y方向-深度
· Z方向（水平）-傳播方向
注：模擬器件在橫向尺寸上具有階梯狀的有效折射率分布。
要從真實的3D器件獲取二維器件，要應(yīng)用有效折射率方法。從3D到2D的縮減包含用一維橫截面替換器件的二維橫截面。用一維有效折射率分布代替實際折射率截面。雖然有效折射率法是一種近似解，但它適用于許多器件。BPM 3D提供了階躍折射率波導(dǎo)設(shè)計所需的所有工具。在BPM 3D中，輸入建模數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)由折射率分布、起始傳播場和一組數(shù)值參數(shù)組成。折射率分布由項目布局中列出的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)提供。起始場可以是波導(dǎo)模式、高斯場、矩形場或用戶自定義場。起始場和其他模擬參數(shù)在Global Data對話框中指定，該對話框通過Simulation菜單訪問。
數(shù)值模擬
OptiBPM處理環(huán)境包含光束傳播方法（BPM）作為其核心元素，以及與BPM算法兼容的模式求解器。BPM基于控制介電質(zhì)中光傳播的方程的數(shù)值解。BPM考慮單色信號，并與求解亥姆霍茲方程有關(guān)。
展開 光源發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直然后通過光波導(dǎo)的傳輸準(zhǔn)直輸出到眼盒探測器上
圖4.3 追跡完成后眼盒的能量分布
圖4.4 經(jīng)過成像后的圖案分布
5. 總結(jié)
本文講解了通過 OAS 軟件進(jìn)行 AR 衍射光波導(dǎo)的建模仿真與分析。從軟件中光柵的結(jié)構(gòu)建模、分析，到光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，光柵的尺寸設(shè)計，再到準(zhǔn)直系統(tǒng)和整體完整的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后是對于系統(tǒng)的追跡和分析。OAS 展示了其對于衍射光波導(dǎo)的跨尺度的仿真，軟件追跡過程中對于不同的元件應(yīng)用相應(yīng)的追跡算法，以達(dá)到整體系統(tǒng)級別的仿真與計算分析。
展開 什么是光波導(dǎo)設(shè)計 的“坑”？
光波導(dǎo)作為 AR/VR 顯示、光通信、光子集成芯片等領(lǐng)域的核心光學(xué)組件，正驅(qū)動下一代光電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新。但從設(shè)計到量產(chǎn)的全流程中，跨尺度物理建模、多物理場耦合、光柵參數(shù)優(yōu)化、雜散光抑制等核心難題，讓大多的光學(xué)工程師反復(fù)陷入設(shè)計陷阱。
當(dāng)前主流光學(xué)軟件在光波導(dǎo)場景下存在顯著功能短板，而行業(yè)高速擴張的需求與設(shè)計工具的滯后性形成尖銳矛盾。
01/光波導(dǎo)高速擴張與技術(shù)瓶頸并存
全球光波導(dǎo)市場進(jìn)入高速增長期，2025 年市場規(guī)模突破120 億美元，年復(fù)合增長率超18%；中國市場占比近40%，成為全球核心增長極。核心應(yīng)用場景包括：
? AR/VR 顯示（主力）：消費級 AR 眼鏡滲透率超25%，衍射光波導(dǎo)因輕薄、高透光率、量產(chǎn)友好，成為主流方案，代表產(chǎn)品包括 HoloLens 2、Magic Leap 2及國產(chǎn)AI眼鏡。
? 光通信與光子集成：硅基光波導(dǎo)用于光開關(guān)、分束器、波分復(fù)用器，支撐數(shù)據(jù)中心光互連、800G/1.6T光模塊升級。
? 其他領(lǐng)域：醫(yī)療內(nèi)窺鏡（聚合物光波導(dǎo)）、激光雷達(dá)、工業(yè)檢測、汽車 HUD，市場需求持續(xù)擴容。
盡管產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，仍存在四大技術(shù)瓶頸：
? 光效 - 視場 - 輕薄 “不可能三角”：提升視場角（>60°）則光效驟降，追求超薄則工藝難度飆升。
? 全彩化難題：光柵色散導(dǎo)致 RGB 三色光耦合效率不均，色偏、彩虹效應(yīng)難以根除。
? 量產(chǎn)良率低：納米級光柵對基底平整度、潔凈度要求極高，大尺寸鏡片良率僅50-70%。
? 成本偏高：高端材料與設(shè)備依賴進(jìn)口，消費級 AR 眼鏡價格仍超2000 元，普及受限。
展開 嗨親愛的小伙伴們再次碰面啦，鑒于近期大家主要對于耦合機理及耦合光源的要求比較高，在本期我所講述的model是基于七芯波導(dǎo)構(gòu)建成波導(dǎo)耦合器的案例，從本案例的講述可以幫助大家對于模式耦合基本理念有一個較為基礎(chǔ)性的學(xué)習(xí)。那么下面跟隨我的腳步一起去探究一下吧~
全局變量設(shè)定（圖1）
在本模塊中，我們基于光波導(dǎo)傳輸?shù)臋C理，選取的模塊為beamprop模塊，在設(shè)定的過程中由于當(dāng)各個纖芯波導(dǎo)的間距減小的作用則會有光波導(dǎo)耦合的作用，在這里我們等價為雙層波導(dǎo)介質(zhì)，即設(shè)定背景折射率為包層折射率。通過改變纖芯之間的尺寸大小以及纖芯的幾何尺寸大小進(jìn)而產(chǎn)生模式耦合的作用。基本的設(shè)定如上圖1所示，在這里就不進(jìn)行過多贅述了。詳情可翻看以往案例介紹。
圖2（七芯光纖波導(dǎo)耦合器幾何形狀）
由于光纖耦合器中在光纖直徑相對小，間距相對小的情況下，光能量的耦合作用最佳，所以我們針對于某個較為理想尺寸下的橫截面波導(dǎo)進(jìn)行延展得以分析，三維結(jié)構(gòu)幾何建模如上圖所示。再設(shè)定的過程中我們設(shè)定光纖纖芯直徑為4.4微米，纖芯與纖芯之間的橫向距離為d/2,縱向距離為d/2*1.732。
亦或者可以采用陣列的方式來進(jìn)行操作，進(jìn)而得到六邊形分布的七芯光波導(dǎo)陣列形式。
圖3 監(jiān)測模擬配置
由于在監(jiān)測過程中我們需要對每個纖芯波導(dǎo)進(jìn)行實時監(jiān)控，因此在檢測路徑中選取四種不同的檢測路徑，在包層環(huán)境背景折射率下以纖芯基本模式LP01模式作為監(jiān)測光源進(jìn)行配置，且其尺寸大小與纖芯波導(dǎo)尺寸大小相等。
圖4 激發(fā)光源配置
分析結(jié)構(gòu)的激發(fā)光場及細(xì)節(jié)配置如上圖所示，同樣的道理我們設(shè)定以中間芯作為激光模式廣場的入射中心，并且以纖芯基模模式光作為入射光源得以進(jìn)行分析。
展開 在這一工作流程中，設(shè)計人員在 Zemax OpticStudio 中構(gòu)建宏觀光學(xué)系統(tǒng)，并在 Lumerical 中構(gòu)建光柵的微結(jié)構(gòu)。兩款軟件中的仿真可無縫連接。在 Zemax OpticStudio 的光線追跡過程中，如果某條光線打到光柵上，系統(tǒng)會自動調(diào)用 Lumerical RCWA 來求解電磁場響應(yīng)，并返回相應(yīng)數(shù)據(jù)。
該工作流程具有以下幾個優(yōu)勢：
1.復(fù)雜的一維/二維光柵建模：借助強大的幾何編輯器，用戶可以輕松構(gòu)建并仿真任意的一維或二維光柵。
2.快速原型設(shè)計：Lumerical 中的參數(shù)會暴露給 OpticStudio。在 OpticStudio 中所做的任何修改，都可以自動觸發(fā) Lumerical 針對新的光柵結(jié)構(gòu)計算更新后的數(shù)據(jù)，并返回新結(jié)果，無需進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出。
3.優(yōu)化能力：用戶可以在 Lumerical 中方便地定義自定義參數(shù)化模型，并結(jié)合整個系統(tǒng)的性能對光柵形狀進(jìn)行優(yōu)化。
4.光柵結(jié)構(gòu)的導(dǎo)入與導(dǎo)出：該工作流程支持以 STEP、STL 和 GDS II 文件格式對光柵幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入與導(dǎo)出。
5.空間變化：用戶可以定義光柵參數(shù)在光柵不同位置處的變化方式。
1.1 靜態(tài)工作流程與動態(tài)工作流程
值得一提的是，目前 Lumerical 與 OpticStudio 之間已有兩種數(shù)據(jù)交換工作流程。其中一種是本文將要介紹的動態(tài)工作流程；另一種是以不同方式運行的靜態(tài)工作流程。這兩種工作流程在靈活性方面各有特點，并不存在絕對優(yōu)劣之分。用戶應(yīng)根據(jù)具體的設(shè)計案例來選擇使用哪一種工作流程。
2. 系統(tǒng)要求
要使用這一動態(tài)工作流程，Zemax OpticStudio 和 Lumerical 必須安裝在同一臺以 Windows 為操作系統(tǒng)的電腦上。
展開 
OptiBPM 光波導(dǎo)設(shè)計軟件的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
OptiBPM 光波導(dǎo)設(shè)計軟件光波導(dǎo)設(shè)計衍射光波導(dǎo)設(shè)計光柵光波導(dǎo)設(shè)計全息光波導(dǎo)設(shè)計光波導(dǎo) 其他CAD軟件其他CAE軟件優(yōu)化設(shè)計EDA設(shè)計工業(yè)設(shè)計機械設(shè)計 optibpm案例：光功率耦合器optibpm應(yīng)用：光功率耦合器[optiwave] optibpm應(yīng)用：光功率耦合器[optiwave] optibpm案例：光功率耦合器zemax lumerical speos | 聯(lián)合實現(xiàn)衍射光波導(dǎo)ar系統(tǒng)設(shè)計仿真zemax lumerical speos 聯(lián)合實現(xiàn)衍射光波導(dǎo)ar系統(tǒng)設(shè)計仿真
OptiBPM 光波導(dǎo)設(shè)計軟件的最新內(nèi)容
1. 簡介
此前，OpticStudio 為一維光柵仿真提供了一維 RCWA 插件。本文介紹了一種類似但功能強大得多的工作流程，該流程基于 Zemax OpticStudio 與 Lumerical RCWA 之間的動態(tài)鏈接。
在這一工作流程中，設(shè)計人員在 Zemax OpticStudio 中構(gòu)建宏觀光學(xué)系統(tǒng)，并在 Lumerical 中構(gòu)建光柵的微結(jié)構(gòu)。兩款軟件中的仿真可無縫連接
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光波導(dǎo)+超表面解決方案線下活動
當(dāng)下，AR/VR、光通信、超透鏡、微納成像等領(lǐng)域飛速發(fā)展，光波導(dǎo)作為 AR 顯示核心、超表面作為光學(xué)系統(tǒng)小型化關(guān)鍵，設(shè)計與仿真難度陡增。
2026年5月15日，OAS 光學(xué)軟件光波導(dǎo)仿真 + 超表面仿真解決方案線下活動將于上海舉辦，助您掌握光波導(dǎo)/超表面仿真設(shè)計核心技能。誠邀光學(xué)領(lǐng)域各位專家、
什么是光波導(dǎo)設(shè)計 的“坑”？
光波導(dǎo)作為 AR/VR 顯示、光通信、光子集成芯片等領(lǐng)域的核心光學(xué)組件，正驅(qū)動下一代光電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新。但從設(shè)計到量產(chǎn)的全流程中，跨尺度物理建模、多物理場耦合、光柵參數(shù)優(yōu)化、雜散光抑制等核心難題，讓大多的光學(xué)工程師反復(fù)陷入設(shè)計陷阱。
當(dāng)前主流光學(xué)軟件在光波導(dǎo)場景下存在顯著功能短板，而行業(yè)高速擴張的需求與設(shè)計工具的滯后性形成尖銳矛盾
<p class="ql-align-center"><strong>三波導(dǎo)疊加的RGB波導(dǎo)案例分析</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong style="color: rgb(13, 80, 199);">簡介</strong></p><p class="ql-align-justify">RGB
原文信息
原文標(biāo)題：“基于光線場追跡的國產(chǎn)3D可視化衍射光波導(dǎo)仿真模塊研究”
第一作者：覃嘉佳
通訊作者：宋強，劉祥彪, 張善文，段輝高，周常河
增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)作為新興人機交互模式，其近眼顯示領(lǐng)域中，AR 衍射光波導(dǎo)技術(shù)因輕量化、小型化等優(yōu)勢成為核心發(fā)展方向。高品質(zhì)衍射光波導(dǎo)的設(shè)計優(yōu)化離不開專業(yè)仿真軟件。為填補國內(nèi)空白，本研究團(tuán)隊研發(fā)了完全自主可控的
AR 衍射光波導(dǎo)的設(shè)計仿真與分析
簡介
目前 AR 衍射光波導(dǎo)發(fā)展迅速，對于衍射光波導(dǎo)的設(shè)計與仿真也在整體設(shè)計中起到重要的作用。本文重點介紹國產(chǎn)光學(xué)軟件 OAS (Optical Advanced Software) 對 AR 衍射光波導(dǎo)的設(shè)計與仿真分析，可以同時分析宏觀的幾何光線追跡和微觀衍射光柵的跨尺度仿真，分析整體系統(tǒng)的傳輸效率及成像效果。
1.AR 衍射光波導(dǎo)系統(tǒng)
波導(dǎo)-HUD系統(tǒng)案例分析
簡介
光波導(dǎo)技術(shù)憑借其平板超薄結(jié)構(gòu)和強大的二維擴展能力，在解決AR-HUD問題方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。一方面，其獨特的結(jié)構(gòu)特性能夠大幅減小對光機體積的需求，成為 HUD 未來發(fā)展的重要技術(shù)方向；另一方面，作為 AR 眼鏡的主流方案，光波導(dǎo)技術(shù)在設(shè)計與加工工藝上已趨于成熟，可將 HUD 對光機體積的需求有效轉(zhuǎn)換為對更大出光面積的需求，從而為 AR - HUD
衍射波導(dǎo)準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)計案例
簡介
在現(xiàn)代光學(xué)顯示技術(shù)中，衍射光波導(dǎo)系統(tǒng)因其獨特的光學(xué)性能和緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在增強現(xiàn)實（AR）、虛擬現(xiàn)實（VR）等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。本案例聚焦于衍射波導(dǎo)準(zhǔn)直系統(tǒng)，旨在通過 OAS 光學(xué)軟件深入探究其光學(xué)性能，為系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計提供有力依據(jù)。
OAS 軟件在案例中的應(yīng)用
光波導(dǎo)設(shè)計
利用OAS的布局設(shè)置，更改光波導(dǎo)的需求參數(shù)
為增強現(xiàn)實和混合現(xiàn)實應(yīng)用設(shè)計光導(dǎo)器件極具挑戰(zhàn)性，由于角譜模式的完全混合，以及系統(tǒng)中大量的自由參數(shù)，這使得用“蠻力”方法來優(yōu)化參數(shù)幾乎是不可能的。快速物理光學(xué)建模和設(shè)計軟件VirtualLab Fusion用Light Guide Toolbox Gold Edition為您提供了幾個系統(tǒng)的設(shè)計工具，幫助光學(xué)工程師以更可控的方式一步一步地解決設(shè)計過程。這些系統(tǒng)的設(shè)計工具涵蓋了器件的布局，以及耦合和EPE
把原本可能不均勻的準(zhǔn)直光斑經(jīng)過小透鏡分割之后，再由積分透鏡疊加到照射面上。
SYNOPSYS中的透鏡陣列
所有可以在SYNOPSYS中定義的表面形狀也可以被定義為相同的小透鏡陣列。例如，這種元件在成型的塑料板中經(jīng)常使用。當(dāng)表面被賦予了想要的形狀，只需用輸入（在RLE或CHG文件中）聲明它是一個數(shù)組ARRAY即可。
SN ARRAY NXARRAY NYARRAY
