微納光學(xué)
關(guān)注創(chuàng)建者：320科技工作室 創(chuàng)建時(shí)間：2023-01-28
微納光學(xué)的實(shí)例教程
時(shí)間地點(diǎn)：
主辦單位：訊技光電科技（上海）有限公司（微信公眾號(hào)：infotek）；蘇州黌論教育咨詢(xún)有限公司（微信公眾號(hào)：honglun-seminary）
授課時(shí)間：2023年12月28日（四）-30日(六）共3天 AM 9:00-PM 16:00
授課地點(diǎn)：上海市嘉定區(qū)南翔銀翔路819號(hào)中暨大廈18樓1805室
課程講師：訊技光電高級(jí)工程師
課程費(fèi)用：5000RMB(課程包含課程材料費(fèi)、開(kāi)票稅金、午餐費(fèi)用)
課程概要：
本課程從基本衍射原理開(kāi)始，逐步闡明光的衍射本質(zhì)以及衍射光學(xué)元件的工作原理。在基礎(chǔ)衍射理論基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步討論衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)方法。在傳統(tǒng)衍射光學(xué)理論之上，再進(jìn)一步討論微納光學(xué)領(lǐng)域中的矢量衍射理論，并以此為基礎(chǔ)闡明多種微納光學(xué)元件（如偏振元件）的設(shè)計(jì)理念。與理論設(shè)計(jì)相應(yīng)的，課程中另一個(gè)重要方面是加工技術(shù)。如何根據(jù)需要選擇合適的加工技術(shù)，是以質(zhì)量為先還是需要考慮批量加工成本，這些問(wèn)題也會(huì)在課程中討論。此外，更重要的一點(diǎn)是，衍射和微納元件的設(shè)計(jì)與加工技術(shù)往往是關(guān)聯(lián)的，甚至是有所制約的。因此，我們會(huì)在課程中指明元件加工工藝以及設(shè)計(jì)方法之間的關(guān)系，并且在講授相關(guān)內(nèi)容的同時(shí)輔以VirtualLab Fusion在此方面的設(shè)計(jì)及建模方法，從而做到真正的學(xué)以致用，加速在微納光學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)悟及開(kāi)拓。
展開(kāi) 從光學(xué)的角度看，DOE像一種基于光學(xué)波動(dòng)性理論設(shè)計(jì)的新型鏡片；而從信號(hào)處理的角度看，由于DOE實(shí)現(xiàn)了對(duì)入射光場(chǎng)的特定計(jì)算與調(diào)制（這一點(diǎn)其實(shí)與電信號(hào)的調(diào)制非常類(lèi)似。電的信號(hào)處理是在時(shí)域上進(jìn)行信號(hào)的計(jì)算；光的信號(hào)處理是在空間域上實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的計(jì)算與調(diào)制），所以DOE更像是一種基于光信號(hào)處理的芯片。于此同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，DOE光元件的尺寸與精度需要達(dá)到在晶圓上實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的制成。所以，深度成像中DOE的出現(xiàn)，率先將波動(dòng)光學(xué)與晶圓級(jí)的制成，應(yīng)用到了極大規(guī)模的消費(fèi)端產(chǎn)品中。
但想要做出納米級(jí)的光元件并非易事。
一是設(shè)計(jì)難度，具備計(jì)算能力的光元件是通過(guò)在材料中引入微納光學(xué)結(jié)構(gòu)，通過(guò)光的波動(dòng)效應(yīng)，進(jìn)而控制光場(chǎng)的再排布，從而實(shí)現(xiàn)新的光學(xué)性能。從這個(gè)角度來(lái)講， 微納光學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造是微納光學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，而微納結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)前沿的領(lǐng)域。
二是生產(chǎn)難度，正如上文所講，此前光學(xué)應(yīng)用多限制在幾何光學(xué)范疇，對(duì)器件的尺寸要求一般在亞毫米或者微米級(jí)，涉及到的加工工藝都是研磨、鑄塑等冷工藝。而光芯片需要將光元件精度做到納米級(jí)，顯然原先的冷工藝是不適用的，但光學(xué)產(chǎn)業(yè)又缺乏類(lèi)似半導(dǎo)體的那種大規(guī)模生產(chǎn)超高精度器件的成熟工藝。
因此目前最為可行的發(fā)展方式，是融合光學(xué)與半導(dǎo)體工藝，用半導(dǎo)體的思路做納米級(jí)光元件。即讓全球歷時(shí)五十年、投入了數(shù)千億美元打造的微電子芯片制造基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)入無(wú)源光學(xué)領(lǐng)域，將成熟、發(fā)達(dá)的半導(dǎo)體集成電路工藝應(yīng)用于晶圓級(jí)光學(xué)上，快速提升光學(xué)工業(yè)的制造水平。
不過(guò)在此基礎(chǔ)上還需要解決良率和成本問(wèn)題，由于納米級(jí)的特征尺度，使得后道加工不可避免的會(huì)造成隨機(jī)誤差，因此需要在前道工藝中進(jìn)行補(bǔ)償、需要在設(shè)計(jì)上進(jìn)行補(bǔ)償、需要“Design
to
Manufacture”。而且要確保每一片光芯片良率，檢測(cè)環(huán)節(jié)也需要搭建完整的流程步驟。
展開(kāi) </p><p class="ql-align-justify"><br></p><p>對(duì)復(fù)雜光學(xué)元件的支持</p><p class="ql-align-justify">MR光學(xué)系統(tǒng)大量采用微納光學(xué)、自由曲面和超表面等新型光學(xué)元件，以實(shí)現(xiàn)輕薄化、大視場(chǎng)和高性能。OAS在這些方面具有顯著優(yōu)勢(shì)：</p><p class="ql-align-justify"><strong>● 微納光學(xué)與衍射光學(xué)元件（DOE）：</strong>OAS擴(kuò)展了對(duì)光柵和衍射光學(xué)元件的計(jì)算工具支持。這對(duì)于光波導(dǎo)設(shè)計(jì)至關(guān)重要，因?yàn)楣獠▽?dǎo)通常利用微納結(jié)構(gòu)（如光柵）實(shí)現(xiàn)光的耦入和耦出。OAS能夠精確模擬光線(xiàn)在這些微納結(jié)構(gòu)中的衍射行為，從而優(yōu)化光波導(dǎo)的效率和圖像質(zhì)量。</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/vydNOHIyP7eVph3fiaXrgFeicUMF2GL8BVRrVNEdBbtsicILqYgPgb3PMiaeZKJKF1ibXfMPr6N8NGo6eyRTicvELtXw/640?wx_fmt=png&from=appmsg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1#imgIndex=6" alt="圖片"></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/vydNOHIyP7eVph3fiaXrgFeicUMF2GL8BVPRC09tiaH9jUxnmvq7VFicjy7n8IDomO10hfmSib5DdCLyeseGC95pW9Q/640?
展開(kāi) 作者：劉瓊，上海安世亞太光學(xué)工程師
前言
2021年 8月 30日，Ansys公司正式發(fā)表聲明宣布收購(gòu)光學(xué)軟件開(kāi)發(fā)商Zemax公司，交易預(yù)計(jì)在2021年第四季度完成。
30多年前，還在Arizona大學(xué)念光學(xué)博士的Ken Moore，經(jīng)歷數(shù)個(gè)熬夜之后寫(xiě)出了一款用于經(jīng)典鏡頭設(shè)計(jì)的光線(xiàn)追跡軟件Zemax。如今，它已成為首選的成像光學(xué)設(shè)計(jì)平臺(tái)，并為全球的學(xué)生、研究人員以及工程師提供無(wú)可替代的設(shè)計(jì)支持。Zemax依靠高精度光線(xiàn)追跡和可靠的透鏡設(shè)計(jì)，幾乎涉及光學(xué)制造環(huán)節(jié)中的每一個(gè)光學(xué)元件。
無(wú)論是手機(jī)到照相機(jī)，太空望遠(yuǎn)鏡到人工晶狀體，Zemax成功地幫助客戶(hù)進(jìn)行光學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及研發(fā)。
完整的光學(xué)解決方案
Ansys一直以來(lái)都在倡導(dǎo)提供全面的軟件仿真能力。相較于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、流體、電磁，系統(tǒng)方向，光學(xué)領(lǐng)域?qū)nsys來(lái)說(shuō)是陌生的。然而這一切正在悄悄的發(fā)生改變...
強(qiáng)大的光學(xué)和多物理場(chǎng)耦合能力
從這兩年Speos、Lumerical、Zemax之間的互動(dòng)表現(xiàn)來(lái)看，這次的收購(gòu)行為既是偶然也是必然?；仡欉^(guò)去熱門(mén)的光學(xué)解決方案方向不難發(fā)現(xiàn)，Ansys終于等到了Zemax。
方向一：車(chē)載攝像頭的光學(xué)仿真
Speos負(fù)責(zé)解決光學(xué)場(chǎng)景及傳感器部分的仿真，Lumerical負(fù)責(zé)解決微納光學(xué)的仿真，提供精確的表面材料特性。在這套流程中，由于Speos需要鏡頭系統(tǒng)的畸變函數(shù)，所以在當(dāng)時(shí)Speos與Zemax共同開(kāi)發(fā)了Lens System Importer，籍由Zemax黑盒子文件，得到可視化透鏡系統(tǒng)的關(guān)鍵光學(xué)參數(shù)，如：可變?nèi)肷涔馔恢?，二維畸變 ，二維可變效率，焦距和景深，自動(dòng)裁剪（針對(duì)魚(yú)眼）等。
展開(kāi) 授課時(shí)間：：2026/5/28（四）-5/29（五）（各城市并行開(kāi)課）
課程時(shí)數(shù)：2天/城市
授課地點(diǎn)：深圳市光明區(qū)鳳凰街道尚智科技園1棟B座1503
課程講師：訊技光電工程師隊(duì)
課程費(fèi)用：3600RMB/1人次
(課程包含課程材料費(fèi)、開(kāi)票稅金、午餐費(fèi))
課程簡(jiǎn)介
Course Introduction
光柵是現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中最為常用的一種衍射光學(xué)元件。隨著制作工藝的不斷提升，光柵的尺寸也越做越小。相應(yīng)地，光柵分析必須使用基于矢量電磁場(chǎng)原理的方法。本課程使用光之?dāng)?shù)字模型平臺(tái)VirtualLab Fusion，介紹如何使用傅里葉模態(tài)法對(duì)光柵進(jìn)行嚴(yán)格精確的仿真。課程涵蓋的光柵示例既有表面型光柵，也有全息型體光柵，例如傾斜光柵、閃耀光柵、用于光學(xué)超透鏡的Nanopillar結(jié)構(gòu)等。此外還會(huì)介紹超表面的設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化和大角度超光柵仿真。該課程無(wú)需軟件基礎(chǔ)。
展開(kāi) 
微納光學(xué)的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
微納光學(xué)的最新內(nèi)容
02/超表面設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)缺陷
超表面設(shè)計(jì)是 “宏觀光學(xué)系統(tǒng)性能” 與 “微觀納米結(jié)構(gòu)響應(yīng)” 深度耦合的跨尺度問(wèn)題，需同時(shí)兼顧幾何光學(xué)的系統(tǒng)級(jí)分析與波動(dòng)光學(xué)的微納場(chǎng)分布計(jì)算。傳統(tǒng)光學(xué)軟件與設(shè)計(jì)方法存在天然短板，難以適配超表面的設(shè)計(jì)需求。
授課時(shí)間：：2026/5/28（四）-5/29（五）（各城市并行開(kāi)課）
課程時(shí)數(shù)：2天/城市
授課地點(diǎn)：深圳市光明區(qū)鳳凰街道尚智科技園1棟B座1503
課程講師：訊技光電工程師隊(duì)
課程費(fèi)用：3600RMB/1人次
(課程包含課程材料費(fèi)、開(kāi)票稅金、午餐費(fèi))
課程簡(jiǎn)介
Course Introduction
光柵是現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中最為常用的一種衍射光學(xué)元件
主題：微納光學(xué)仿真在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用探索
陳媛 | Ansys 高級(jí)應(yīng)用工程師
內(nèi)容簡(jiǎn)介：您是否曾為這些挑戰(zhàn)感到困擾？
如何在不大幅改變車(chē)燈設(shè)計(jì)，光源選型的情況下提升路照與外觀效果？
當(dāng)您開(kāi)發(fā)新一代HUD，是否苦于傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)無(wú)法突破的體積、視場(chǎng)與像質(zhì)瓶頸，無(wú)法考量光源帶來(lái)的影響？
研討會(huì)將從產(chǎn)業(yè)視角出發(fā)，分享光學(xué)仿真在智能座艙、微納光學(xué)、車(chē)燈與整車(chē)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，旨在幫助參會(huì)者更清晰地理解光學(xué)仿真如何貫通產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)驗(yàn)證與系統(tǒng)集成。Ansys 誠(chéng)邀汽車(chē)行業(yè)相關(guān)企業(yè)、研發(fā)工程師及技術(shù)管理者參與本次光學(xué)技術(shù)研討會(huì)，與行業(yè)同仁共同探索汽車(chē)光學(xué)技術(shù)的更多可能。
研討會(huì)將從產(chǎn)業(yè)視角出發(fā)，分享光學(xué)仿真在智能座艙、微納光學(xué)、車(chē)燈與整車(chē)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，旨在幫助參會(huì)者更清晰地理解光學(xué)仿真如何貫通產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)驗(yàn)證與系統(tǒng)集成。Ansys 誠(chéng)邀汽車(chē)行業(yè)相關(guān)企業(yè)、研發(fā)工程師及技術(shù)管理者參與本次光學(xué)技術(shù)研討會(huì)，與行業(yè)同仁共同探索汽車(chē)光學(xué)技術(shù)的更多可能。
軟件主界面
軟件特色
OAS光學(xué)軟件支持從幾何光學(xué)到波動(dòng)光學(xué)的跨尺度仿真，實(shí)現(xiàn)幾何光學(xué)下的序列與非序列光線(xiàn)追跡，以及波動(dòng)光學(xué)的全維度分析，能夠滿(mǎn)足車(chē)燈設(shè)計(jì)、鏡頭像質(zhì)評(píng)估、微納光學(xué)器件、激光應(yīng)用系統(tǒng)、光波導(dǎo)系統(tǒng)等前沿領(lǐng)域的需求，為客戶(hù)提供全面且專(zhuān)業(yè)的解決方案。
多領(lǐng)域跨場(chǎng)景拓展應(yīng)用
拓展模型至微納光學(xué)制造領(lǐng)域，為雙遠(yuǎn)心光刻制備微透鏡陣列、全息元件等三維微結(jié)構(gòu)提供理論支撐。面向生物芯片三維光刻場(chǎng)景，開(kāi)發(fā)生物相容性材料適配的三維矢量模型，解決細(xì)胞載體三維圖形的高精度成型問(wèn)題。探索模型在量子芯片三維量子點(diǎn)陣列光刻中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)亞納米級(jí)三維定位精度的預(yù)測(cè)與優(yōu)化。
未來(lái)，OAS 軟件可進(jìn)一步拓展在微納光學(xué)、量子光學(xué)等領(lǐng)域的偏振分析能力，為更復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供有力支持。
OAS 光學(xué)軟件精準(zhǔn)解困8個(gè)月前
</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p>對(duì)復(fù)雜光學(xué)元件的支持</p><p class="ql-align-justify">MR光學(xué)系統(tǒng)大量采用微納光學(xué)、自由曲面和超表面等新型光學(xué)元件，以實(shí)現(xiàn)輕薄化、大視場(chǎng)和高性能。
在傳統(tǒng)衍射光學(xué)理論之上，再進(jìn)一步討論微納光學(xué)領(lǐng)域中的矢量衍射理論，并以此為基礎(chǔ)闡明多種微納光學(xué)元件（如偏振元件）的設(shè)計(jì)理念。與理論設(shè)計(jì)相應(yīng)的，課程中另一個(gè)重要方面是加工技術(shù)。如何根據(jù)需要選擇合適的加工技術(shù)，是以質(zhì)量為先還是需要考慮批量加工成本，這些問(wèn)題也會(huì)在課程中討論。此外，更重要的一點(diǎn)是，衍射和微納元件的設(shè)計(jì)與加工技術(shù)往往是關(guān)聯(lián)的，甚至是有所制約的。
