波導(dǎo)光學(xué)設(shè)計(jì)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-12-04
波導(dǎo)光學(xué)設(shè)計(jì)的視頻教程
波導(dǎo)光學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)例教程
AR 衍射光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)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(jì)與仿真也在整體設(shè)計(jì)中起到重要的作用。本文重點(diǎn)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(jì)與仿真分析，可以同時(shí)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)
下圖為 AR 衍射光波導(dǎo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)視圖，包括一維光柵光波導(dǎo)和二維光柵光波導(dǎo)，從波導(dǎo)的法向方向查看，對于一維光柵波導(dǎo)，入射光通過耦入光柵耦入進(jìn)波導(dǎo)進(jìn)行全反射的傳播，然后通過轉(zhuǎn)向光柵改變光在波導(dǎo)中的傳播方向并進(jìn)行擴(kuò)瞳，最后通過耦出光柵將波導(dǎo)的光耦出到人眼并進(jìn)行成像。對于二維光柵波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，由于二維光柵的衍射特性，可以同時(shí)起到耦出和擴(kuò)瞳的作用，因此該結(jié)構(gòu)可以只使用兩個(gè)光柵來進(jìn)行波導(dǎo)的設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步縮小波導(dǎo)的體積，便于集成化的設(shè)計(jì)。
圖1.1 衍射光波導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)視圖（波導(dǎo)法向視圖）。(a) L型三分區(qū)一維光柵波導(dǎo)；(b) 二維光柵波導(dǎo)
2.光柵設(shè)計(jì)
AR 設(shè)計(jì)中不同光柵的作用不同，相對的，光柵的工作級次和周期等參數(shù)也有所不同。光柵對入射光波長的敏感性，不同參數(shù)下對應(yīng)的光柵工作級次的衍射效率等都是需要考慮的指標(biāo)。下述為常見光柵設(shè)計(jì)的方法。
對于工作波長450nm的藍(lán)光，光源介質(zhì)為空氣入射到光柵上，光柵基底材料為熔融石英，考慮其透射+1級的衍射效率。對于如下所示的鋸齒光柵。
圖2.1 鋸齒光柵結(jié)構(gòu)示意圖
對于這樣的一個(gè)初始結(jié)構(gòu)的選擇，可以在 OAS 軟件中進(jìn)行相應(yīng)的建模和仿真。確定入射光的波長和方向（入射角為0°），鋸齒光柵的初始結(jié)構(gòu)，周期350nm，最后便是對軟件中探測器的建立，整體的光柵系統(tǒng)用于分析光柵的性能。
展開 02/光學(xué)軟件在“四大瓶頸”中的困難
四大技術(shù)瓶頸的破解，離不開專業(yè)光學(xué)軟件的支撐，但當(dāng)前主流光學(xué)軟件在適配光波導(dǎo)場景、解決核心瓶頸時(shí)，存在諸多難以突破的困難，成為工程師設(shè)計(jì)過程中的主要“坑點(diǎn)”。
? 跨尺度仿真斷層，精度與效率失衡
? 光柵優(yōu)化與色散分析能力不足
? 雜散光分析與工藝適配不足
? 行業(yè)適配性差且缺乏自主可控能力
03/OAS光學(xué)軟件精準(zhǔn)規(guī)避設(shè)計(jì)陷阱
（OAS光學(xué)軟件主界面）
? 跨尺度耦合仿真，平衡三大核心指標(biāo)
OAS軟件集成幾何光學(xué)到波動光學(xué)的跨尺度仿真，打通宏觀光路與微觀光柵的仿真壁壘，無需多軟件切換，實(shí)現(xiàn)毫米級到納米級全尺度無縫仿真。
? 精準(zhǔn)色散校正，消除色偏與彩虹效應(yīng)
針對全彩化過程中的色偏、彩虹效應(yīng)，OAS軟件內(nèi)置偏振與色散專項(xiàng)分析模塊，可精準(zhǔn)模擬RGB三色光的傳播特性與色散規(guī)律，生成針對性校正方案。
? 提前規(guī)避隱患，適配國內(nèi)量產(chǎn)工藝
OAS光學(xué)軟件為國產(chǎn)自主研發(fā)，無授權(quán)限制，解決“卡脖子”與成本偏高問題。內(nèi)置海量材料庫與多種波導(dǎo)模板，一鍵生成初始模型，將建模周期大幅縮短。
04/總結(jié)
光波導(dǎo)行業(yè)正處于高速發(fā)展的關(guān)鍵階段，四大核心技術(shù)瓶頸是行業(yè)普及的主要障礙，而傳統(tǒng)光學(xué)軟件在破解這些瓶頸時(shí)的諸多困難，更是讓多數(shù)的光學(xué)工程師陷入設(shè)計(jì)陷阱。
OAS是一款立足國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈需求，以簡潔、高效、專業(yè)的核心功能，幫助工程師規(guī)避各類隱患的光學(xué)軟件。
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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(jì)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(jì)核心技能。誠邀光學(xué)領(lǐng)域各位專家、老師、學(xué)者齊聚，零距離體驗(yàn)國產(chǎn)自研光學(xué)仿真的硬核實(shí)力！
01/行業(yè)痛點(diǎn)，一鍵破解
當(dāng)前光波導(dǎo)與超表面設(shè)計(jì)面臨多重困境：
?模型搭建復(fù)雜、參數(shù)優(yōu)化繁瑣，傳統(tǒng)工具效率低、精度不足；
?跨尺度仿真難兼顧，幾何光學(xué)到波動光學(xué)銜接斷層；
?國產(chǎn)替代需求迫切，自主可控的專業(yè)仿真工具稀缺。
02/軟件強(qiáng)效助力光波導(dǎo)/超表面仿真
（軟件主界面）
OAS光學(xué)軟件軟件能夠在3D空間中通過序列和非序列光線追跡技術(shù)，精確模擬光學(xué)系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。
軟件集成幾何光學(xué)到波動光學(xué)的跨尺度仿真，打通宏觀光路與微觀光柵的仿真壁壘，無需多軟件切換，實(shí)現(xiàn)毫米級到納米級全尺度無縫仿真。
展開 目前，該成果已以相關(guān)論文形式發(fā)表于國產(chǎn)核心期刊《中國光學(xué)》第 18 卷第 4 期，相關(guān)光波導(dǎo)模塊已正式嵌入武漢二元科技有限公司的 OAS（Optical Advanced Software）軟件。
（a）投影光機(jī)系統(tǒng)布局（b）投影光學(xué)系統(tǒng)的MTF（來自原文）
OAS 光學(xué)軟件的光波導(dǎo)設(shè)計(jì)功能非常便捷，該功能將構(gòu)建更為高效、精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)流程，進(jìn)一步推動光學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。目前軟件已在光波導(dǎo)設(shè)計(jì)中展現(xiàn)卓越效能，為科研人員和工程師提供技術(shù)保障。
三圓環(huán) 波導(dǎo)諧振.rar
（轉(zhuǎn)載至：百度百科、comsol官網(wǎng)）
最簡單的光環(huán)諧振器由直波導(dǎo)和環(huán)形波導(dǎo)組成。波導(dǎo)互相靠近放置，使得光在兩個(gè)結(jié)構(gòu)之間相互影響。如果環(huán)周圍的傳播長度是波長的整數(shù)倍，則場發(fā)生諧振，并在環(huán)中形成一個(gè)強(qiáng)場。
一部分光在環(huán)形波導(dǎo)周圍傳播后，重新與直波導(dǎo)耦合，并干涉入射光。在諧振時(shí)，可以獲得完全相消干涉，而沒有透射光，使得光環(huán)諧振器成為理想陷波濾波器，阻止諧振波長的光。
光環(huán)諧振器是光子集成電路中具有研究價(jià)值的構(gòu)件。由于在硅光子等集成電路中具有高折射率對比度，因此可以制造非常小的電路。
本次模型，三環(huán)波導(dǎo)諧振腔，設(shè)置了不同的半徑R，三個(gè)圓環(huán)將在不同的三個(gè)波長下出現(xiàn)諧振耦合，如下動圖中出現(xiàn)的波峰。
模型文件在文中開頭，需要的可以下載，加密文件如需密碼可以私信我。謝謝。
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波導(dǎo)光學(xué)設(shè)計(jì)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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波導(dǎo)光學(xué)設(shè)計(jì)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(qiáng)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(jì)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(jì)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(jì)核心技能。誠邀光學(xué)領(lǐng)域各位專家、
授課時(shí)間：：2026/5/28（四）-5/29（五）（各城市并行開課）
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)、開票稅金、午餐費(fèi))
課程簡介
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
[圖片]
引言
在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，波導(dǎo)式AR顯示設(shè)備因兼具緊湊性與寬視野優(yōu)勢，成為行業(yè)研發(fā)的核心方向。而眼動范圍（Eyebox）的照度均勻性，直接決定了用戶的沉浸式視覺體驗(yàn)，是波導(dǎo)式AR顯示技術(shù)突破的關(guān)鍵痛點(diǎn)。天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)在《Optics Express》發(fā)表的研究中，提出基于隨機(jī)掩模光柵（RMG）的L型光柵波導(dǎo)設(shè)計(jì)方案[1]，成功在20°×15°視野范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全視野眼動范圍均勻性均大于
<p><strong>引言</strong></p><p>火炮身管內(nèi)壁的燒蝕、裂紋等疵病直接影響火炮使用安全性，Ф30~Ф85mm小口徑炮膛的檢測對設(shè)備的空間適配性、成像質(zhì)量和三維測量能力提出嚴(yán)苛要求，而傳統(tǒng)內(nèi)窺系統(tǒng)存在成像失真、適配性差、無法三維測量等痛點(diǎn)。Zemax作為全球領(lǐng)先的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺，憑借建模、優(yōu)化、像質(zhì)評價(jià)與公差分析的全流程能力，成為攻克炮膛檢測內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)難題的核心工具
什么是光波導(dǎo)設(shè)計(jì) 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(jì)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(jì)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(kuò)張的需求與設(shè)計(jì)工具的滯后性形成尖銳矛盾
在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用 (AR & MR) 領(lǐng)域的波導(dǎo)光學(xué)器件設(shè)計(jì)過程中，橫向均勻性（每個(gè)視場模式）和整體效率是兩個(gè)最重要的評價(jià)函數(shù)。 為了在光波導(dǎo)系統(tǒng)中獲得適當(dāng)?shù)木鶆蛐院托手担斜匾试S光柵參數(shù)的變化，特別是在光瞳擴(kuò)展區(qū)域和/或耦出區(qū)域中。
填寫完對光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)要求之后就可以在窗體右側(cè)的繪圖框內(nèi)繪制光學(xué)系統(tǒng)方案草圖。繪圖框的基本尺寸默認(rèn)為一張橫排的A4圖紙。如果根據(jù)系統(tǒng)總體尺寸的要求需要調(diào)整繪圖框圖紙圖幅的尺寸，可以利用界面是文字框從 “圖幅選擇”中選擇，點(diǎn)擊“圖幅選擇”后會出現(xiàn)一個(gè)下拉式菜單，從中選擇所常用的圖幅尺寸代號，如果不滿足還可以選擇“自定義”，給定需要的橫向尺寸和縱向尺寸，如圖3-1。如果需要調(diào)整圖紙橫排或豎排的形式
寫在前面
仿真、模擬、有限元分析、多物理場……這些術(shù)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(shù)原理和演進(jìn)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。本專題將以 “一期一會” 的形式，攜手各領(lǐng)域?qū)＜遥瑖@Ansys全產(chǎn)品線的技術(shù)優(yōu)勢，帶您深入解析流體、結(jié)構(gòu)、電子設(shè)計(jì)及電磁仿真、光學(xué)、光子學(xué)、半導(dǎo)體、自動駕駛
