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

如何對衍射光學元件進行仿真和設計？ 衍射光學元件的復雜性和小尺度使其成為了3D電磁仿真軟件的理想備選方案。例如，對于超透鏡，仿真可以幫助研究人員檢查元原子的位置和大小，以對光通過不同布局的衍射進行仿真。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。

寫在前面 仿真、模擬、有限元分析、多物理場……這些術語是不是早已成為每位仿真人的“日常”？大家是否知曉其背后的技術原理和演進趨勢，正深刻地改變著世界？Ansys全新推出【Simulation Topics】系列專題，邀您一起探索仿真世界。

與 FDTD、STACK 求解器的適用場景，以及 RCWA 對各向異性、有損材料的支持與限制； 介紹 Lumerical 的嚴格耦合波分析（RCWA）求解器可用于分析平面波入射到多層結構時的光學響應。

02/超表面設計中的常見缺陷 超表面設計是 “宏觀光學系統性能” 與 “微觀納米結構響應” 深度耦合的跨尺度問題，需同時兼顧幾何光學的系統級分析與波動光學的微納場分布計算。傳統光學軟件與設計方法存在天然短板，難以適配超表面的設計需求。

?求解器選項卡允許編輯所使用FMM(“傅里葉模態法”，也被稱為RCWA，“嚴格耦合波分析”)算法的精度設置。 ?既可以設置考慮的總級次數，也可以設置倏逝級次數。 ?如果考慮金屬光柵，這可能是有用的。相反，對于介質光柵，默認設置就足夠了。 結構分解 ?結構分解選項卡提供了關于結構分解的信息。 ?層分解和轉換點分解設置可以用來調整結構的離散化。

我們可以在 Surface Sag 圖中驗證透鏡的形狀。正如預期的那樣，與前表面相比，后表面的形狀是完全相反的 (Z 軸方向相同)，這意味著局部特征是相反的。這顯示了與 OpticStudio 中的半徑符號規約相同的行為。 與前一種情況相比，在這種情況下，波前映射分析也只能用作定性檢查，因為確切的波前誤差值也取決于透鏡的厚度和光線入射角。

正如預期的那樣，在雙通道仿真設置中，峰谷（0.8686 waves）和 RMS（0.1617 waves）波前誤差的數值是測量時報告的兩倍。波前映射的形狀似乎是倒置的，在中心顯示谷值而不是峰值，這是因為在 OpticStudio 中，波前誤差被定義為主光線和光瞳光線之間的光程差。這可以解釋為沿光線傳播方向查看波前，因此在這種情況下，從鏡子向圖像平面看。

現有技術可分為三類： 像差分析法：基于節點像差理論，建立誤差與波前像差的解析關系，需高精度波前測量，設備成本高昂[2]； 數據驅動法：通過深度學習、靈敏度矩陣建立數值映射[3]，依賴大量樣本與復雜訓練，工程落地門檻高； 搜索優化法：構建評價函數引導優化，無需復雜建模，但遍歷搜索耗時極長，多自由度場景下效率暴跌。

點擊立即報名 5/28 | 電仿真之整車復雜模型前處理流程和方法 講師簡介： 張旭 | Ansys主任應用工程師 主題簡介：1. 復雜模型簡化流程與處理策略介紹；2. HFSS在復雜模型求解中的應用技巧。