2.2 Ansys Lumerical FDTD/RCWA：亞波長光柵設計 聚焦納米級表面浮雕光柵仿真建模，是衍射波導核心器件設計關鍵： 采用嚴格耦合波分析（RCWA）與時域有限差分（FDTD）求解器，建模輸入、輸出耦合光柵衍射特性； 優化光柵核心參數，適配530nm基準波長、1.52折射率波導材料； 導出JSON光柵數據文件與.sop插件文件，以表面屬性形式接入Speos

仿真可幫助設計人員分析由衍射光學元件調制時的場分布、遠場方向圖和波前變化。 Ansys Lumerical套件、Ansys Speos軟件和Ansys Zemax OpticStudio軟件都可以對衍射光學元件進行仿真。在Lumerical套件中，可以使用FDTD和RCWA求解器對單個組件進行設計，而在OpticStudio軟件中，可以對DOE的性能進行分析。

Ansys Lumerical產品系列可幫助工程師進行光學波導仿真，而Ansys HFSS高頻電磁仿真軟件則可用于射頻和微波仿真。仿真可以幫助工程師更好地設計波導，而無需進行大量反復試驗和原型制作。 以下是仿真軟件可實現的應用示例： 設計不同類型的波導，這些波導由不同材料制成，具有多種尺寸規格。

無線電波振幅、相位、頻率和波長 無線電波是一種高頻電磁輻射，其波形是正弦波，在大約3 KHz至3,000 GHz的帶寬范圍內振蕩。此圖顯示了無線電波的基本特征： 波長是波在一個周期內傳播的距離。幅度是波的最大值，而相位是每個波的峰值之間的差值，或者說是它們的時間延遲。相控陣列天線的頻率通常是恒定的，只有微小的變化，但每個天線的相位和振幅都可以發生變化。

然后，示波器可以使用這些數據生成眼圖，以比較輸入和輸出信號。 此外，使用熱成像攝像頭或熱電偶來監控隨時間變化的溫度，也是物理測試中的必要部分。與數字環境中一樣，器件應能夠適用于許多不同的環境條件和使用場景，以確保可靠的性能。

為此，他們開發了一種由NI RDMA和Ansys AVxcelerate Sensors軟件提供支持的閉環仿真方案，使客戶能夠通過NI實時硬件攝像頭接口板將實際仿真數據直接注入受測器件（DUT）的輸入端口。為了評估受測ECU的相關行為，必須注入準確的合成數據，而這就是需要物理精確仿真的主要原因。

(相關鏈接：https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360042328774-Traveling-Wave-Mach-Zehnder-Modulator) 圖7：行波馬赫-曾德爾調制的設計流程 總結 以上是對硅基電光調制器的兩種典型光學結構，微環結構合馬赫-曾德爾結構調制器的簡單總結，并給出了Ansys lumerical

當一束多波長復用光由輸入波導耦合至輸入自由傳輸區后，將由輸入自由傳輸區的陣列波導接收，配置恒定的光程差后，在光柵圓處耦合至輸出自由傳輸區，由于滿足了光程差條件和羅蘭圓排布，相同波長的光束將聚焦至羅蘭圓上的同一點，而不同波長的光束在羅蘭圓的不同位置發生匯聚并耦合至輸出波導，完成波長的解復用功能，其結構示意圖如圖3（b）所示。 模分復用器件 波導中的不同模式是相互正交的，互不干擾的。

Ansys SimAI軟件是一款先進的多物理場仿真軟件，可利用這些技術進行電磁場訓練和預測。與Ansys Maxwell軟件和Ansys HFSS軟件結合使用時，它能夠將場預測速度加快數十倍到數百倍，從而推動電磁組件設計和分析的轉型。

在MEMS器件中，電信號會輸入到器件中，然后輸出是一個機械響應，反之亦然（機械輸出將對應電信號輸入）。不過，MEMS始終需要具備機械功能，即便其內部的機械結構并沒有明顯的運動。因此，盡管包含先進的電子器件，但它們通常會被稱為機械系統。