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衍射仿真

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創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
衍射仿真圖1

衍射仿真的實例教程

將仿真數據與基爾霍夫衍射公式理論計算結果對比，光強誤差小于 3%，光斑尺寸誤差小于 2%，驗證了 OAS 仿真的準確性與可靠性。此外，軟件支持衍射圖樣灰度分析、局部區域放大等功能，可進一步提取光斑均勻性、能量集中度等關鍵參數。 三角孔徑衍射的三維追跡圖 三角孔徑衍射的探測器結果圖 總結 本案例通過 OAS 軟件高效實現了三角孔徑衍射的仿真，相比傳統物理實驗，成本降低 60% 以上，研發周期縮短 50%。該方案可直接應用于三角孔光闌設計、激光加工衍射效應預判、光學檢測系統誤差分析等場景，為科研人員與工程師提供可靠的仿真工具。綜上，OAS 軟件憑借靈活的自定義建模能力、精準的衍射計算算法及便捷的操作流程，在非規則孔徑光學特性研究中展現出顯著優勢。
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01 — 衍射的頻域仿真 非無限大聲場邊界會產生聲衍射，從而對揚聲器的輻射阻抗產生影響，影響遠場的頻響曲線。 以下是2011年的國標“揚聲器主要性能測試方法”中標準測試箱體的衍射修正曲線。 對不同箱體的衍射效應的定量的描述，很多資料上都有提到。 仿真擬合出無限大障板和實際箱體的響應差異 02 — 衍射的時域仿真 在頻域中應用的有限元方法可以發現衍射效應。但是激勵信號主導聲場，所以分離出衍射的影響是很困難的。 時域仿真可以克服這些問題，實現聲場的及時分離。 本文演示如何使用時域有限元分析來模擬音箱的衍射。 給產品一個單周期高斯脈沖作為激勵 聲場時域響應分布 方形音箱 球形音箱 可以看到方形音箱邊角衍射比球形明顯 其他產品 箱體正前方0.17m處響應曲線 方形音箱 球形音箱 可以看到方形音箱波形不夠完整，幅度相對較大 頻域結果 藍色是激勵信號，綠色是衍射影響 方形音箱 球形音箱 方形音箱受到衍射影響更大
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原文信息 原文標題：“基于光線場追跡的國產3D可視化衍射光波導仿真模塊研究” 第一作者：覃嘉佳 通訊作者：宋強，劉祥彪, 張善文，段輝高，周常河 增強現實（AR）技術作為新興人機交互模式，其近眼顯示領域中，AR 衍射光波導技術因輕量化、小型化等優勢成為核心發展方向。高品質衍射光波導的設計優化離不開專業仿真軟件。為填補國內空白，本研究團隊研發了完全自主可控的 3D 可視化衍射光波導仿真模塊，覆蓋 k 域分析、光波導仿真與優化全過程，可納入微投影光機和人眼模型實現全維度仿真。 研究基于該模塊設計二維出瞳擴展衍射光波導，通過確定光柵矢量、劃分功能區域并精細調控光柵參數，結合光線場追跡完成仿真，并與國外商業軟件結果對比，驗證了模塊的有效性與實用性，為我國 AR 產業自主發展提供技術支撐。 二維出瞳擴展衍射光波導中的光線傳播示意圖（來自原文） 該模塊成功設計出具備二維出瞳擴展的衍射光波導，整體系統由微型投影光機、光波導與人眼模型構成，結構設計極具優勢。其投影光學系統焦距 14.5 mm，對角線視場角 28°，總長度僅 9.45 mm，光學元件直徑小于 5.4 mm，憑借緊湊小巧的特性，完美適配近眼顯示設備的輕量化需求。在性能表現上，該系統在 30 cycles/mm 采樣頻率下的光學調制傳遞函數（MTF）值均優于 0.7，成像質量穩定可靠。 可視化3D衍射光波導模組示意圖（來自原文） 為驗證模塊性能，研發團隊與市面主流商業軟件，在衍射效率、均勻性及光線路徑等關鍵指標上展開對比，結果充分證明了該國產模塊的精度與可靠性。
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翻譯：慧和聚成 - 徐麗敏 相關資料： 獲取Ansys在你所在領域的更多介紹及應用實踐信息 您可以聯系Ansys中國官方產品咨詢熱線，獲取更多產品信息：400 819 8999 更多前沿仿真趨勢、實踐案例內容，可前往Ansys微信公眾號：Ansys-China 來源：Original Ansys Lumerical Ansys 光電大本營
2.光柵可以將光衍射成具有特定不同方向的幾束光束。為了探究光柵對光傳播的影響，可以使用交互式模擬，使光線從光源通過光學系統的傳播可視化。 3.可以通過照度傳感器收集射線并分析均勻性，傳感器允許計算光的輻照度(W/m2)或照度(Lux)。通過模擬結果，可以在波導的輸出耦合區域探索來自520nm均勻顯示源的輻照度。模擬完成后，雙擊XMP打開輻照度圖，并檢查均勻性。模擬計算選擇LXP，打開得到的lpf文件，通過measure功能，能供追跡光源到探測器的光線轉播路徑。 4.使用亮度探測器，以display光源入射系統評估最終特定視場下的亮度結果，收集系統的亮度信息，使用inverse仿真計算，打開XMP結果，系統顯示圖像信息內容。當然在仿真過程中，Speos支持加入場景環境光，使得系統的環境信息和顯示信息全部疊加到用戶的視野上。另外在人眼視覺條件下，激活人眼視覺參數可以模擬人眼的空間適應性，調節人眼參數實現不同的人眼視覺結果，在可讀可視性分析中，可以分析場景環境下目標信息的可識別性。 5.如果選擇observer 探測器，允許定義多角度的仿真模擬，將會得到Speos 360結果，可以動態多點查看系統的人眼視覺效果。 結論 在本例中使用1-D光柵用于衍射光學元件，為了使模式進一步發展，用戶可以用自己的1-D甚至2-D光柵代替光柵，在一個或兩個方向上衍射光。
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衍射仿真圖2

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衍射仿真的最新內容

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。
與 STACK 求解器不同，RCWA 求解器適用于具有層幾何形狀周期性變化的結構，例如光子晶體和衍射光柵。由于仿真時間通常遠短于 FDTD，RCWA 求解器是分析這類周期性結構的理想工具。 RCWA 方法原理 RCWA 方法是一種用于求解多層結構中麥克斯韋方程的半解析技術。在該方法中，結構沿傳播方向被劃分為一系列均勻的層。
借助專業光學設計工具的光線追跡、衍射仿真、參數優化等功能，可適配各類靜態光學元件的設計需求，大幅縮短復雜光學系統的研發周期。 （1）非球面透鏡組 非球面透鏡組通過特殊曲率設計校正球差，實現高斯光束到平頂光束的高效轉換，其中伽利略型結構因適配大功率場景成為主流選擇。論文研究表明，非球面鏡的曲率系數、鏡片間距、入射光束直徑與發散角等參數，直接影響輸出光束的均勻性。
OAS 在衍射波導仿真中的精度與效率得到驗證，可支撐車載 AR?HUD 從概念設計到工程落地的高效迭代，助力國產高端車載光學顯示系統自主研發與性能升級。
適合人群：電機設計工程師、電力電子工程師、PCB設計工程師 NO.4 Ansys Lumerical & Zemax & Speos 2026 R1新功能 核心價值：納米光子學、超透鏡、衍射光學仿真；光通信、半導體及高科技領域的仿真驅動工藝決策。
傳統鏡頭分析多依托幾何鏡頭設計等專業工具，而在需要精細化衍射分析的實際場景中，光學仿真需兼顧衍射效應等關鍵物理特性。本次我將以像散轉換器為實操案例，為大家講解如何通過 VirtualLab Fusion 導入鏡頭文件，完成包含衍射分析的光學系統仿真。 圖1.
在這里，我們展示了 VirtualLab Fusion的一些可能性，以設計、優化、建模和仿真這種衍射光學元件（DOE）并把公司的標志投射到一幢大樓上。有不同的方法來生成光的圖案。
在這里，我們展示了 VirtualLab Fusion的一些可能性，以設計、優化、建模和仿真這種衍射光學元件（DOE）并把公司的標志投射到一幢大樓上。有不同的方法來生成光的圖案。利用相干激光和衍射擴散器元件，可以實現良好的效率和有趣的光紋理，這將在下面進行演示。
圓孔衍射的三維追跡圖 圓孔衍射的探測器結果圖 總結 本案例通過 OAS 光學軟件實現了圓孔衍射現象的精準仿真，不僅規避了傳統實驗的局限性，還具備參數可靈活調整、物理過程可視化、結果可定量分析等優勢。該仿真方法可廣泛應用于光學系統設計初期的性能預判，幫助工程師優化孔徑結構參數以降低衍射效應的不利影響。
夫瑯禾費衍射的三維追跡圖 夫瑯禾費衍射的探測器結果圖 總結 本案例通過 OAS 軟件實現了夫瑯禾費衍射現象的精準仿真，其核心價值在于為光學工程設計提供了高效的虛擬驗證手段。在實際項目中，可通過調整孔徑尺寸、波長、探測距離等參數，快速分析各因素對衍射圖樣的影響規律，為光學系統的參數優化提供數據支撐。