集成光學(xué)的案例
什么是集成光學(xué)？
集成光學(xué)的概念是1969年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的Miller博士提出的。集成光學(xué)是在光電子學(xué)和微電子學(xué)基礎(chǔ)上，采用集成方法研究和發(fā)展光學(xué)器件和混合光學(xué)電子學(xué)器件系統(tǒng)的一門新的學(xué)科。集成光學(xué)的理論基礎(chǔ)是光學(xué)和光電子學(xué)，涉及波動光學(xué)與信息光學(xué)、非線性光學(xué)、半導(dǎo)體光電子學(xué)、晶體光學(xué)、薄膜光學(xué)、導(dǎo)波光學(xué)、耦合模與參量作用理論、薄膜光波導(dǎo)器件和體系等多方面的現(xiàn)代光學(xué)內(nèi)容；其工藝基礎(chǔ)則主要是薄膜技術(shù)和微電子工藝技術(shù)。集成光學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，除了光纖通信、光纖傳感技術(shù)、光學(xué)信息處理、光計(jì)算機(jī)與光存儲等之外，還有其他領(lǐng)域，如材料科學(xué)研究、光學(xué)儀器、光譜研究等。
一、集成光學(xué)優(yōu)點(diǎn)
1.與離散光學(xué)器件系統(tǒng)的比較
離散光學(xué)器件是將體型光學(xué)器件固定在大型的平臺或光具座上，構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的大小大約是1m2的數(shù)量級，光束的粗細(xì)大約為1cm的程度。除了體積龐大之外，組裝、調(diào)整也比較困難。集成光學(xué)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①.光波在光波導(dǎo)中傳播，光波容易控制和保持其能量。
②.集成化帶來的穩(wěn)固定位。如上所述，集成光學(xué)期待在同一塊襯底上制作若干個器件，因而不存在離散光學(xué)器件所具有的組裝問題，這樣就可以保持穩(wěn)定的組合，從而它對振動和溫度等環(huán)境因素的適應(yīng)性也比較強(qiáng)。
③.器件尺寸和相互作用長度縮短；相關(guān)的電子器件的工作電壓也較低。
④.功率密度高。沿波導(dǎo)傳輸?shù)墓獗幌拗圃讵M小的局部空間，導(dǎo)致較高的光功率密度，容易達(dá)到必要的器件工作閾值和利用非線性光學(xué)效應(yīng)工作。
⑤.集成光學(xué)器件一般集成在厘米尺度的襯底上，其體積小，重量輕。
2.與集成電路的比較
光集成的優(yōu)點(diǎn)可以分為兩個方面，其一是用集成光學(xué)體系（集成光路）代替集成電子體系（集成電路）；其二則與導(dǎo)光波的光學(xué)纖維和介質(zhì)平面光波導(dǎo)代替電線或者同軸電纜傳輸信號有關(guān)。
展開 什么是集成光學(xué)？
集成光學(xué)的概念是1969年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的Miller博士提出的。集成光學(xué)是在光電子學(xué)和微電子學(xué)基礎(chǔ)上，采用集成方法研究和發(fā)展光學(xué)器件和混合光學(xué)電子學(xué)器件系統(tǒng)的一門新的學(xué)科。集成光學(xué)的理論基礎(chǔ)是光學(xué)和光電子學(xué)，涉及波動光學(xué)與信息光學(xué)、非線性光學(xué)、半導(dǎo)體光電子學(xué)、晶體光學(xué)、薄膜光學(xué)、導(dǎo)波光學(xué)、耦合模與參量作用理論、薄膜光波導(dǎo)器件和體系等多方面的現(xiàn)代光學(xué)內(nèi)容；其工藝基礎(chǔ)則主要是薄膜技術(shù)和微電子工藝技術(shù)。集成光學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，除了光纖通信、光纖傳感技術(shù)、光學(xué)信息處理、光計(jì)算機(jī)與光存儲等之外，還有其他領(lǐng)域，如材料科學(xué)研究、光學(xué)儀器、光譜研究等。
一、集成光學(xué)優(yōu)點(diǎn)
1.與離散光學(xué)器件系統(tǒng)的比較
離散光學(xué)器件是將體型光學(xué)器件固定在大型的平臺或光具座上，構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的大小大約是1m2的數(shù)量級，光束的粗細(xì)大約為1cm的程度。除了體積龐大之外，組裝、調(diào)整也比較困難。集成光學(xué)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①.光波在光波導(dǎo)中傳播，光波容易控制和保持其能量。
②.集成化帶來的穩(wěn)固定位。如上所述，集成光學(xué)期待在同一塊襯底上制作若干個器件，因而不存在離散光學(xué)器件所具有的組裝問題，這樣就可以保持穩(wěn)定的組合，從而它對振動和溫度等環(huán)境因素的適應(yīng)性也比較強(qiáng)。
③.器件尺寸和相互作用長度縮短；相關(guān)的電子器件的工作電壓也較低。
④.功率密度高。沿波導(dǎo)傳輸?shù)墓獗幌拗圃讵M小的局部空間，導(dǎo)致較高的光功率密度，容易達(dá)到必要的器件工作閾值和利用非線性光學(xué)效應(yīng)工作。
⑤.集成光學(xué)器件一般集成在厘米尺度的襯底上，其體積小，重量輕。
2.與集成電路的比較
光集成的優(yōu)點(diǎn)可以分為兩個方面，其一是用集成光學(xué)體系（集成光路）代替集成電子體系（集成電路）；其二則與導(dǎo)光波的光學(xué)纖維和介質(zhì)平面光波導(dǎo)代替電線或者同軸電纜傳輸信號有關(guān)。
展開 Ansys Zemax STAR 模塊：集成化光學(xué)系統(tǒng)模擬整體解決方案
- 分析由于光學(xué)以及機(jī)械元件導(dǎo)致的能量吸收損耗
- 在設(shè)計(jì)和優(yōu)化階段中，結(jié)合雜散光模擬和鬼像分析的唯一解決方案
- 可視化熱形變和結(jié)構(gòu)分析性能影響
- 使用 ZOS-API 自動可視化系統(tǒng)性能瞬態(tài)效果
Zemax 集成化光學(xué)設(shè)計(jì)流程
高能激光系統(tǒng) – 系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格
? 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)格要求如下：
‐ 光束直徑：18 mm
‐ 系統(tǒng)波長：1064 nm (YAG 激光)
‐ 設(shè)計(jì)目標(biāo)：將系統(tǒng)光斑控制在艾里斑尺寸范圍內(nèi)
‐ 使用反射鏡偏轉(zhuǎn)過后光路中的透鏡進(jìn)行聚光
OpticStudio – 序列模式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
? 通過定義最具挑戰(zhàn)性的光學(xué)系統(tǒng)性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)得到高性能光學(xué)系統(tǒng)
? 全面的激光光束建模以及模擬方案
? 提升光學(xué)設(shè)計(jì)可制造性
? 在設(shè)計(jì)過程中考慮加工和裝配中存在的誤差情況，確保設(shè)計(jì)的魯棒性
? 極大程度提升系統(tǒng)良率
? 在 OpticStudio 完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能確認(rèn)之后，將整體系統(tǒng)作為 ZBD 文件進(jìn)行打包，導(dǎo)入 OpticsBuilder 中
OpticStudio序列模式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程
OpticsBuilder – CAD 平臺光機(jī)械整體分析
? 光學(xué)設(shè)計(jì)與光機(jī)械封裝的快速交互
‐ 將所有光學(xué)信息無縫鏈接至
展開 激光位移傳感技術(shù)解析：工業(yè)激光傳感新方案
激光傳感新方案
基于這樣的現(xiàn)狀，摯感光子依靠核心團(tuán)隊(duì)在光電通信領(lǐng)域的深厚技術(shù)積累，利用集成光學(xué)芯片技術(shù)的優(yōu)勢開發(fā)了一種小型激光傳感平臺，將這兩種主流的傳感功能結(jié)合在一個光學(xué)平臺上，可實(shí)現(xiàn)位移測量和振動測量等多種功能，在保持高精度測量的同時還極大降低了模塊尺寸和成本。
目前光學(xué)元器件通常體積大且價(jià)格昂貴，并且在與其他電子元器件的連接過程需要定制精確的裝配流程。而光學(xué)元件集成化可以使其在低成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的設(shè)計(jì)和更多的功能。集成光學(xué)芯片可以在一個單一的光學(xué)基底上包含數(shù)十到數(shù)百個光學(xué)元件，包括激光器、調(diào)制器、光電探測器和濾波器，現(xiàn)已成為一種有效的解決方案，為現(xiàn)有和新興市場提供創(chuàng)新的光學(xué)模組。隨著現(xiàn)代制造對光學(xué)傳感器技術(shù)需求的不斷增長，集成光學(xué)芯片可以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使得傳感器可以進(jìn)行更快速、更準(zhǔn)確的測量，而且成本更低。
摯感光子的小型激光傳感平臺原理圖
如傳感器平臺的原理圖所示，具有不同延遲線的光學(xué)干涉儀最先在集成光學(xué)芯片上實(shí)現(xiàn)，并通過一個一體化封裝將集成光學(xué)芯片、激光二極管、探測器陣列和光學(xué)透鏡組成一個小型化激光傳感模組。摯感光子自主研發(fā)的激光傳感平臺通過專有的數(shù)字信號處理（DSP）算法，可提供LDV技術(shù)中的瞬時位移、振動和光學(xué)相位測量等多種功能，此外還可以實(shí)現(xiàn)與常規(guī)三角法激光位移傳感器一樣的絕對位移／距離的測量， 并具有同等甚至更優(yōu)的測量精度。
激光同軸位移傳感器（左）與傳統(tǒng)的三角法激光位移傳感器（右）對比
基于這一結(jié)合了瞬時位移、振動、光學(xué)相位測量和絕對位移／距離的測量的小型化激光傳感平臺，摯感光子還研發(fā)了一系列的激光傳感模塊（見圖）。
展開 
將超透鏡建模集成到多尺度光學(xué)系統(tǒng)仿真中（Frank Wyrowski教授）
相反，它需要一個全面的策略，基于高階物理光學(xué)理論，為光學(xué)軟件提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。對不同尺度的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行建模，需要在統(tǒng)一的物理光學(xué)框架內(nèi)集成多種不同的仿真模型。這正是我們在 VirtualLab Fusion 軟件中所采用的方法。
圖2：幻燈片#14
幻燈片 #13–15
在 VirtualLab Fusion 的眾多技術(shù)創(chuàng)新中，幾何光學(xué)在電磁場建模方面的進(jìn)步使其能夠順利與其他物理光學(xué)仿真技術(shù)相結(jié)合。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們遵循了 Max Born 和 Emil Wolf 數(shù)十年前提出的指導(dǎo)原則 [1]，他們曾強(qiáng)烈建議將幾何光學(xué)的基礎(chǔ)擴(kuò)展至電磁場。通過采用我們統(tǒng)一的多尺度仿真（multiscale simulation）方法，可以無縫銜接傳統(tǒng)透鏡曲面的幾何光學(xué)建模與超透鏡（metalens）的高級仿真模型。這種方法在 VirtualLab Fusion 中實(shí)現(xiàn)了前所未有的多尺度仿真速度。
圖3：幻燈片#17
幻燈片 #22
在 VirtualLab Fusion 的多尺度仿真框架中，整合超透鏡（metalenses）的主要挑戰(zhàn)在于創(chuàng)建一個能夠與其他光學(xué)元件（如傳統(tǒng)透鏡）的仿真模型無縫交互的超透鏡仿真模型。在探討我們?nèi)绾螒?yīng)對這一挑戰(zhàn)之前，我們需要先回答一個關(guān)鍵問題：將平面透鏡集成到光學(xué)設(shè)計(jì)中，預(yù)期會帶來哪些結(jié)果？
第三章
超透鏡的潛在應(yīng)用
幻燈片 #24–29
為了解答這個問題，我們首先做出一些基本觀察。為了生成物點(diǎn)圖像，例如軸向物點(diǎn)圖像，我們設(shè)計(jì)一個合適的曲面。將這個曲面替換為平面透鏡不會改變物面和像面的距離。因此，平面透鏡的形狀變化不會減少系統(tǒng)的長度。接下來，我們添加另一個物點(diǎn)，這需要一個不同的曲面來實(shí)現(xiàn)精確成像。單一曲面無法準(zhǔn)確成像多個物點(diǎn)。
展開 從折剪紙藝術(shù)到納米尺度光學(xué)器件，MIT聯(lián)手中國科學(xué)家集成3D光學(xué)器件
這些納米尺度光學(xué)器件可以用來構(gòu)建更復(fù)雜的光學(xué)通訊、傳感、計(jì)算和生物醫(yī)藥技術(shù)芯片。
例如，葡萄糖分子有左旋和右旋 2 種類型，具有不同的光特性。因此，可以利用這種特性，用納米光學(xué)極化傳感器構(gòu)建更小，更高效的葡萄糖分子感測器。
此外，通過光學(xué)極化技術(shù)，可以讓光纖通信實(shí)現(xiàn)極化復(fù)用，提高光纖容量，而利用納米光學(xué)器件可以構(gòu)造出更高效的光纖通信系統(tǒng)。
順應(yīng)市場發(fā)展，激光振動傳感器實(shí)現(xiàn)從高端設(shè)備到大規(guī)模的應(yīng)用
為了順應(yīng)市場對激光多普勒振動儀的需求，摯感（蘇州）光子科技有限公司（下文簡稱摯感光子）推出了基于集成光學(xué)芯片技術(shù)的數(shù)字化的小型激光振動傳感器系列 （參見“激光位移傳感技術(shù)解析：工業(yè)激光傳感新方案”），實(shí)現(xiàn)了從昂貴儀器到通用化傳感器的跨越。這類小型激光振動傳感器采用類似的激光干涉測振設(shè)計(jì)（見圖1第一部分），本質(zhì)上是要求兩個源于同一光源的相干光束進(jìn)行疊加干涉：其中一路光可以視為本地參考光，另一路則為實(shí)際測量目標(biāo)后的回光。光學(xué)干涉方法不但可以放大回光的光學(xué)信號強(qiáng)度，而且可以通過正交干涉的光路設(shè)計(jì)直接獲得回光信號的光學(xué)相位，從而實(shí)現(xiàn)相位－速度－加速度的相關(guān)測量。
圖1：集成光學(xué)實(shí)現(xiàn)激光多普勒振動傳感器
在具體的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)上，摯感光子將激光干涉儀的關(guān)鍵光學(xué)部件完全集成到光學(xué)芯片里（見圖1第二部分），并進(jìn)一步通過混合集成的方式，將光學(xué)芯片、激光器、探測器器以及探測用的光學(xué)鏡頭通過一體化的封裝集成到一個略等于半個火柴盒大小的模組里。這一設(shè)計(jì)不但可以近百倍的減小其體積，同時大大方便了激光振動傳感器的大規(guī)模量產(chǎn)，從而可以成10倍的減少其成本，為激光振動傳感器的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。除帶光學(xué)鏡頭的模組設(shè)計(jì)外，還實(shí)現(xiàn)了帶光纖尾纖的設(shè)計(jì)，使得其在應(yīng)用場景上更加靈活 （見圖1第三部分）。圖2則在外觀上對比了Polytec最小體積工業(yè)產(chǎn)線用激光多普勒振動儀于與摯感光子的激光振動傳感器。
圖2：尺寸對比：Polyte IVS－500系列激光多普勒振動儀；
摯感光子MV－G系列激光振動傳感器模塊
為順應(yīng)規(guī)模性的各類潛在應(yīng)用，摯感光子已研發(fā)出不同類型的相關(guān)產(chǎn)品：
1）傳感模組，
摯感光子的振動傳感器模組作為一個完整的參考設(shè)計(jì)，即包含了可定制鏡頭（或光纖）的一體化光學(xué)模組，也包含了配套的驅(qū)動電路及內(nèi)置的相應(yīng)算法。
展開 Ansys 仿真技術(shù)賦能AI與數(shù)據(jù)中心高速光電互連（附免費(fèi)參會名額）
</p><p><br></p><p><strong>14:10-14:50 基于變換光學(xué)原理的新型硅基集成光學(xué)器件的研發(fā)</strong></p><p><strong>演講嘉賓：</strong>郜定山 | 華中科技大學(xué)/武漢光電國家研究中心教授</p><p><strong>內(nèi)容簡介：</strong>硅基集成光學(xué)器件在光通信，數(shù)據(jù)中心光互連，量子通信與量子計(jì)算等領(lǐng)域有重要應(yīng)用價(jià)值。然而傳統(tǒng)硅基光子器件只能承載單個波導(dǎo)模式，難以滿足模式復(fù)用等重要需求場景。本次分享將介紹基于變換光學(xué)新穎原理的大帶寬，支持多模傳輸?shù)牟▽?dǎo)交叉，彎曲波導(dǎo)，微環(huán)諧振腔等多種新型硅基集成光學(xué)器件。</p><p><br></p><p><strong>14:50-15:30 電磁仿真：驅(qū)動光模塊與CPO創(chuàng)新</strong></p><p><strong>演講嘉賓：</strong>何里 | Ansys高級應(yīng)用工程師</p><p><strong>內(nèi)容簡介：</strong>隨著AI、5G、云計(jì)算等數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的爆發(fā)，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)面臨前所未有的帶寬壓力和能耗挑戰(zhàn)，本主題將首先回顧交換機(jī)的發(fā)展背景與傳統(tǒng)架構(gòu)中電光互連的瓶頸，進(jìn)一步介紹光模塊技術(shù)演進(jìn)路徑及CPO架構(gòu)的關(guān)鍵優(yōu)勢；隨后，重點(diǎn)介紹 Ansys 在光模塊與CPO設(shè)計(jì)中的電磁仿真能力，涵蓋高速信號鏈中的 SI（信號完整性）分析、熱管理 解決方案，助力客戶在復(fù)雜多物理環(huán)境中優(yōu)化性能、提升可靠性，加速下一代高速光互連系統(tǒng)的創(chuàng)新與落地。
展開 光波導(dǎo)耦合分析
從集成光學(xué)到現(xiàn)代顯示技術(shù)，在如今各種應(yīng)用中光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)起著重要作用。因此，所有基于光波導(dǎo)的應(yīng)用中，將光耦合出或耦合入光波導(dǎo)是關(guān)注的問題。這些任務(wù)通常用衍射光柵實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈兛梢允褂矛F(xiàn)代制造技術(shù)與光波導(dǎo)集成。在VirtualLab Fusion中，可以使用傅立葉模態(tài)法（FMM）嚴(yán)格計(jì)算耦合效率。例如，我們分析了幾個選定的傾斜光柵，模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中的結(jié)果吻合地很好。
我們提供了一種自定義的探測器，可以在用戶定義的入射角范圍內(nèi)計(jì)算光柵衍射效率，并給出效率的平均值和對比度。
光波導(dǎo)耦合分析分析
光波導(dǎo)耦合分析
從集成光學(xué)到現(xiàn)代顯示技術(shù)，在如今各種應(yīng)用中光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)起著重要作用。因此，所有基于光波導(dǎo)的應(yīng)用中，將光耦合出或耦合入光波導(dǎo)是關(guān)注的問題。這些任務(wù)通常用衍射光柵實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈兛梢允褂矛F(xiàn)代制造技術(shù)與光波導(dǎo)集成。在VirtualLab Fusion中，可以使用傅立葉模態(tài)法（FMM）嚴(yán)格計(jì)算耦合效率。例如，我們分析了幾個選定的傾斜光柵，模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中的結(jié)果吻合地很好。 從文獻(xiàn)中選擇不同傾斜光柵幾何結(jié)構(gòu)，具有不同傾斜角度、填充因子和調(diào)制深度。，用傅立葉模態(tài)法（FMM）計(jì)算衍射效率。
用于光波導(dǎo)耦合光柵評估的自定義探測器
我們提供了一種自定義的探測器，可以在用戶定義的入射角范圍內(nèi)計(jì)算光柵衍射效率，并給出效率的平均值和對比度。 了解更多信息，請發(fā)送郵件至：support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
展開 [NEWSLETTER] 光波導(dǎo)耦合分析
從集成光學(xué)到現(xiàn)代顯示技術(shù)，在如今各種應(yīng)用中光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)起著重要作用。因此，所有基于光波導(dǎo)的應(yīng)用中，將光耦合出或耦合入光波導(dǎo)是關(guān)注的問題。這些任務(wù)通常用衍射光柵實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈兛梢允褂矛F(xiàn)代制造技術(shù)與光波導(dǎo)集成。在VirtualLab Fusion中，可以使用傅立葉模態(tài)法（FMM）嚴(yán)格計(jì)算耦合效率。例如，我們分析了幾個選定的傾斜光柵，模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中的結(jié)果吻合地很好。
從文獻(xiàn)中選擇不同傾斜光柵幾何結(jié)構(gòu)，具有不同傾斜角度、填充因子和調(diào)制深度。，用傅立葉模態(tài)法（FMM）計(jì)算衍射效率。
用于光波導(dǎo)耦合光柵評估的自定義探測器
我們提供了一種自定義的探測器，可以在用戶定義的入射角范圍內(nèi)計(jì)算光柵衍射效率，并給出效率的平均值和對比度。
展開 
強(qiáng)烈推薦｜有了這款光學(xué)軟件，光學(xué)工程很多問題都將迎刃而解！
今天為大家推薦一款光學(xué)軟件，它可以幫助我們解決很多關(guān)于光學(xué)工程的問題，大家可以試試哦！
光學(xué)工程發(fā)展概況與應(yīng)用領(lǐng)域
1997年，在我國光學(xué)界泰斗王大珩院士的建議下，國務(wù)院學(xué)位委員會同意將“光學(xué)工程”列為工學(xué)一級學(xué)科。
作為一門理工交叉的學(xué)科，光學(xué)工程學(xué)科的理論體系得到了不斷地完善與發(fā)展，如今光學(xué)工程已發(fā)展為以光學(xué)為主，并與信息科學(xué)、能源科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、空間科學(xué)、精密機(jī)械與制造、計(jì)算機(jī)科學(xué)及微電子技術(shù)等學(xué)科緊密交叉和相互滲透的學(xué)科。
它包含了許多重要的新興學(xué)科分支，如激光技術(shù)、光纖通信、光存儲與記錄、光學(xué)信息處理、光電顯示、全息和三維成像、薄膜和集成光學(xué)、光學(xué)與光纖傳感、光探測、激光材料處理和加工、弱光與紅外熱成像、光電測量、現(xiàn)代光學(xué)和光電子儀器及器件、光學(xué)遙感技術(shù)以及綜合光學(xué)工程技術(shù)等。這些分支不僅使光學(xué)工程學(xué)科產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，而且推動建立了一個規(guī)模迅速擴(kuò)大的前所未有的現(xiàn)代光學(xué)和光電子產(chǎn)業(yè)。
近些年來，在一些重要的領(lǐng)域，信息載體正在由電磁波段擴(kuò)展到光波段，從而使現(xiàn)代光產(chǎn)業(yè)的主體集中在光信息獲取、傳輸、處理、記錄、存儲、顯示和傳感等的光電信息產(chǎn)業(yè)上。
這些產(chǎn)業(yè)一般具有數(shù)字化、集成化和微結(jié)構(gòu)化等技術(shù)特征。在傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)不斷地智能化和自動化，從而仍然能夠發(fā)揮重要作用的同時，對集傳感、處理和執(zhí)行功能于一體的微光學(xué)系統(tǒng)的研究和開拓光子在信息科學(xué)中作用的研究，將成為今后光學(xué)工程學(xué)科的重要發(fā)展方向。
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它運(yùn)用的領(lǐng)域范圍非常廣泛，能幫助光學(xué)人在照明系統(tǒng)、導(dǎo)光管、投影系統(tǒng)、激光、干涉、雜散光、鬼影分析、生物醫(yī)學(xué)、及其它光學(xué)系統(tǒng)原型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中解決問題。最重要的是！無論簡易或復(fù)雜的成像與非成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， FRED 都可以準(zhǔn)確的建構(gòu)及分析。
展開 AR/VR 顯示畫質(zhì)失真？OAS百葉窗波導(dǎo)案例破難題
百葉窗波導(dǎo)案例分析
簡介
百葉窗波導(dǎo)作為一種創(chuàng)新的光學(xué)結(jié)構(gòu)，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）顯示、集成光學(xué)系統(tǒng)以及光信號處理等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。OAS 光學(xué)軟件憑借其強(qiáng)大的光學(xué)建模與仿真分析能力，成為研究百葉窗波導(dǎo)光學(xué)特性的理想工具。
案例設(shè)置與操作
參數(shù)配置
深入分析光束通過棱鏡進(jìn)入波導(dǎo)內(nèi)部后的傳輸與分束特性。在案例設(shè)計(jì)中，構(gòu)建了包含入射光源、棱鏡、波導(dǎo)板以及鍍膜葉片陣列的完整百葉窗波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)。具體參數(shù)設(shè)置如下：
入射光源選用波長為 532nm 的單色光源，該波長在光學(xué)顯示與光通信領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；棱鏡采用特定角度和折射率設(shè)計(jì)，以確保光束能夠高效耦合進(jìn)入波導(dǎo)板；波導(dǎo)板選用光學(xué)性能優(yōu)良的材料，其厚度、折射率等參數(shù)依據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行精確設(shè)定；鍍膜葉片采用多層膜系結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化膜系材料與厚度參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對光線的特定分束效果。同時，對鍍膜葉片的排列方式、間距等幾何參數(shù)進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)，以調(diào)控光在波導(dǎo)板內(nèi)的分束傳播路徑。
仿真過程
在 OAS 光學(xué)軟件中完成百葉窗波導(dǎo)系統(tǒng)的建模與參數(shù)設(shè)置后，啟動仿真計(jì)算。仿真過程嚴(yán)格遵循光的傳播理論，精確模擬光束在各光學(xué)元件中的傳輸行為。
通過仿真，得到了光束在波導(dǎo)板內(nèi)的傳輸路徑、光強(qiáng)分布以及通過鍍膜葉片分束后的光場特性。
（百葉窗波導(dǎo)的實(shí)體模型圖）
（百葉窗的三維追跡圖）
（百葉窗的探測器結(jié)果圖）
總結(jié)
本案例借助 OAS 光學(xué)軟件成功實(shí)現(xiàn)了對百葉窗波導(dǎo)系統(tǒng)的高精度仿真與深入分析，清晰呈現(xiàn)了光束在波導(dǎo)板內(nèi)的傳輸與分束過程，驗(yàn)證了 OAS 軟件在研究復(fù)雜光學(xué)結(jié)構(gòu)方面的有效性與可靠性。通過仿真結(jié)果分析，為百葉窗波導(dǎo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了具體的改進(jìn)方向。
展開 基于COMSOL計(jì)算扭曲光子晶體中偏振可調(diào)的BIC
對于常規(guī)對稱的光子晶體板中，BIC被線極化遠(yuǎn)場所包圍，不利于高容量和多功能集成光學(xué)應(yīng)用。動量空間中如何調(diào)控其周圍極化偏振是一個有趣的問題。
利用COMSOL來復(fù)現(xiàn)一篇國產(chǎn)小子刊，題為“Arbitrarily polarized bound states in the continuum with twisted photonic crystal slabs”。本文采用扭曲光子晶體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了BIC附近線偏振往圓偏振的轉(zhuǎn)化，BIC附近的偏振態(tài)具有相同的橢偏率。橢偏率由扭轉(zhuǎn)角度直接決定。如下圖所示：
圖1：扭轉(zhuǎn)光子晶體
采用本征求解器，首先采用挖孔結(jié)構(gòu)完成建模，材料采用介質(zhì)硅，設(shè)置一定的空氣層高度并上下添加完美匹配層。前后左右的邊界條件采用周期性邊界條件，kx和ky代表x和y方向的波矢，如下圖所示。
圖2：建模
圖3：周期性邊界條件設(shè)置
掃描波矢kx，將ky設(shè)為0，我們計(jì)算得到方向的能帶，如下圖所示。此處縱坐標(biāo)為波長，橫坐標(biāo)為波矢kx。插圖為原文三維能帶，結(jié)果一致。品質(zhì)因子在點(diǎn)處趨于無窮大，證明了BIC的存在。
圖4：能帶計(jì)算
圖5：品質(zhì)因子計(jì)算
我們給予一定的扭轉(zhuǎn)角度，設(shè)為45°，同時掃描波矢kx和ky。在上表面添加積分算子來計(jì)算斯托克斯參數(shù)，具體計(jì)算公式參考[ Physical Review Letters, 124(15), 153904.]的補(bǔ)充材料。最后繪制動量空間中的極化分布，此時BIC全部為圓偏振。
圖6：橢偏率計(jì)算
圖7：圓偏振分布
具體仿真模型和指導(dǎo)歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)。
展開 2024年人工智能與通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)國際學(xué)術(shù)會議（ICAICTS2024）
會議官網(wǎng)：www.icaicts.com
征稿主題
人工智能架構(gòu)和應(yīng)用
代理人
信息檢索與集成
數(shù)據(jù)挖掘
計(jì)算機(jī)視覺與圖像重建
電腦游戲
自然語言處理
基于知識的系統(tǒng)
概率推理和不確定性推理
專家系統(tǒng)
模糊系統(tǒng)
模式識別
遺傳算法
粒子群優(yōu)化
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
人工生命
機(jī)器學(xué)習(xí)
深度/持續(xù)/對抗性學(xué)習(xí)
穩(wěn)健/可解釋的決策
可組合的人工智能系統(tǒng)
域特定硬件
云邊緣系統(tǒng)
腦機(jī)接口
認(rèn)知機(jī)制
網(wǎng)絡(luò)接口虛擬化
網(wǎng)絡(luò)虛擬化的概念和體系結(jié)構(gòu)
綠色數(shù)據(jù)中心
更高層次的協(xié)議、應(yīng)用程序
協(xié)議的物理層、鏈路層和較低層
仿真、建模和分析以及性能評估
網(wǎng)絡(luò)管理和服務(wù)
光學(xué)無源和有源組件和設(shè)備
移動和無線網(wǎng)絡(luò)中的安全
WLAN和移動WIMAX、3G和4G系統(tǒng)
無線本地環(huán)路（WLL）
多址技術(shù)
寬帶無線接入
無線多媒體服務(wù)
經(jīng)濟(jì)高效的農(nóng)村、城市和社區(qū)無線和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)
充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算
通信接入發(fā)展政策
傳感器網(wǎng)絡(luò)/警報(bào)系統(tǒng)
基于移動的計(jì)算
無線、自組織、網(wǎng)狀等網(wǎng)絡(luò)
人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)
射頻、微波和毫米電路
激光技術(shù)
天線和傳播
射頻和微波設(shè)備
電磁場與光電
微波理論與技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化
調(diào)制、編碼和信道分析
集成光學(xué)和電光器件
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