微納光學器件的案例
Ansys Lumerical微納器件設計仿真軟件
產品概述
Lumerical是Ansys公司開發的用于微納光子器件、芯片及系統的設計仿真軟件。
主要模塊
應用領域
咨詢與訂購方式
聯系人：光研科技南京有限公司徐保平
手機號：15051861513
微信號：13627124798
衍射及微納光學系統的分析、設計與加工技術
課程大綱：
1.波動光學基礎
□ 雙光束干涉及楊氏干涉
□ 相干及非相干光源的傳播特性
□ 衍射光學與傅里葉變換
2.衍射元件概述
□ 衍射光學元件概念
□ 衍射光學元件優點
□ 光束分束、整形、擴散
□ 傅里葉變換
□ 角譜理論
□ 工作裝置類型
3.衍射光學元件理念及設計
□ 基本理念
□ 透鏡和衍射光學元件的作用
□ 分束、整形和擴散的實質
□ 衍射光學元件的特征尺寸
□ 衍射光學元件優化設計方法
4.IFTA簡介
□ 基本設計步驟
□ 光學系統結構——1f、2f、Fresnel、Far-field、角譜
□ 參數估算——周期和線寬的估算
□ 光學系統分辨率——不同結構的分辨率
□ 配置設計過程的優化評價函數
5.衍射元件設計案例
□ 衍射分束器參數選擇
□ 衍射分束器設計流程：規則和任意形狀
□ 衍射整形器參數選擇
□ 衍射整形器設計流程：1D和2D平頂型
□ 衍射擴散器參數選擇
□ 衍射擴散器設計流程：平頂型和任意圖案
6.光柵模擬分析
□ 構建stack
□ 調整模擬參數——精度因子和衍射級次
□ 近場分析、衍射效率分析、內部場分析
□ 2D光柵表面鍍膜分析
□ 3D表面具有減反結構的光柵分析
□ 光柵單元陣列及透鏡陣列的建模與分析
7.光柵概述
□ 2D和3D光柵,亞波長光柵,及二元光學元件
□ 標量衍射和傅里葉變換
□ 矢量衍射和傅里葉模態法
□ 納米光學元件的應用：抗反射、偏振控制、成像、傳感等
8.微納光學元件制作
□ 多階器件加工
□ 連續器件加工
□ 傳統套刻法
□ 激光直寫法
□ 納米光子器件制作概述
□ 衍射光學元件公差分析
9.答疑
展開 從折剪紙藝術到納米尺度光學器件，MIT聯手中國科學家集成3D光學器件
這些納米尺度光學器件可以用來構建更復雜的光學通訊、傳感、計算和生物醫藥技術芯片。
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，用納米光學極化傳感器構建更小，更高效的葡萄糖分子感測器。
此外，通過光學極化技術，可以讓光纖通信實現極化復用，提高光纖容量，而利用納米光學器件可以構造出更高效的光纖通信系統。
領先的光子學仿真工具Ansys Lumerical功能詳解：微納光子器件仿真的標準工具
Ansys Lumerical FDTD的主要應用
CMOS圖像傳感器
OLED和液晶顯示
表面計量
表面等離激元
石墨烯器件
太陽能電池
集成光子器件
超材料、超表面
衍射光學和光子晶體
Ansys光學軟件產品推薦
ZEMAX
Ansys Zemax是一套綜合性的光學設計軟件，它提供先進的、且符合工業標準的分析、優化、公差分析功能，能夠快速準確的完成光學成像及照明設計。
SPEOS
Speos是Ansys公司開發的專業用于光學設計、環境與視覺模擬系統、成像應用的光學仿真軟件,已經廣泛用于航空,航天,軍工，汽車，軌道交通、通用照明等領域，也可依據人眼視覺特征和材料真實光學屬性進行的場景仿真。Ansys Speos光學仿真軟件基于可視化產品三維模型，直接采用數字樣機，使用虛擬環境仿真平臺，進行視覺功效虛擬分析和人因環境評估，在產品設計階段對的方案可行性進行驗證，在設計前期發現、反饋和處理問題，使光學設計以高效率、超同步、易優化的工作實現可靠的產品解決方案。
Lumerical
Lumerical是Ansys公司開發的用于微納光子器件、芯片及系統的設計仿真軟件，融合了FDTD、EME等求解器，對微納結構及其器件進行設計仿真分析。
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展開 
什么是光學計算？如何在 COMSOL 中分析光學計算器件
光學計算是替代當前電子計算機的另一種可能形式。在這篇文章中，我們將探討光學計算的概念，并解釋了光學矩陣乘法網絡是如何工作的。我們還討論了如何使用 COMSOL Multiphysics? 軟件及其附加產品——波動光學模塊對光學計算設備進行建模。結合這些產品的使用，展示了在模擬大型光學系統時應用波束包絡法的優勢。
光學計算簡介
摩爾定律
在過去的幾十年里，計算機的能力一直呈指數級增長。這種增長遵循摩爾定律，即集成電路中的晶體管數量每兩年翻一番，而計算機的成本將降低。這使得我們今天享有的大部分現代技術成為可能。例如，主流計算機芯片完全基于晶體管等電子元件，每塊芯片的晶體管數量幾乎每兩年就會翻一番。為了跟上這種增長，并在可控的功率效率下提高計算機芯片的性能，芯片上的電子元件(包括晶體管)的小型化既關鍵又不可避免。盡管工程師們在這方面做了出色的工作，將晶體管從厘米尺度縮小到納米尺度，但重要的是要認識到，最終基本的限制將阻礙這類設備的發展。例如，當一個電子元件的尺寸接近原子水平時，量子效應將導致其功能不穩定?？茖W和工程界長期以來一直在考慮電子計算機的替代形式。最近引起廣泛關注的一種替代是光學計算——指用光(光子)而不是電流(電子)進行計算。
雖然光學計算是一項新興技術，但光學在信息技術中的應用已經有相當長的一段時間了，特別是利用光進行信息傳輸。損耗極低的光纖可以以光速長距離傳輸信息。光纖網絡設備常用于數據中心甚至普通家庭。然而，在商業化方面，利用光進行計算仍處于起步階段。
光學中的數學計算
眾所周知，某些光學過程對應于數學計算。例如，考慮光的衍射。當光通過衍射介質時，本質上是在進行傅里葉變換積分。然而，光學系統是否可以像我們今天擁有的計算機一樣進行通用數學計算，可能還不是很清楚。目前，光學計算有許多不同的形式。
展開 光 · 學堂 | VirtualLab Fusion微納光學設計|光柵與超表面建模及仿真（深圳場）2026/5/28-5/29
授課時間：：2026/5/28（四）-5/29（五）（各城市并行開課）
課程時數：2天/城市
授課地點：深圳市光明區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
課程費用：3600RMB/1人次
(課程包含課程材料費、開票稅金、午餐費)
課程簡介
Course Introduction
光柵是現代光學系統中最為常用的一種衍射光學元件。隨著制作工藝的不斷提升，光柵的尺寸也越做越小。相應地，光柵分析必須使用基于矢量電磁場原理的方法。本課程使用光之數字模型平臺VirtualLab Fusion，介紹如何使用傅里葉模態法對光柵進行嚴格精確的仿真。課程涵蓋的光柵示例既有表面型光柵，也有全息型體光柵，例如傾斜光柵、閃耀光柵、用于光學超透鏡的Nanopillar結構等。此外還會介紹超表面的設計和參數優化和大角度超光柵仿真。該課程無需軟件基礎。
展開 在光源與光學器件研發中的應用——OAS光學分析軟件
5.雜散光分析：提高光學品質
雜散光是光源與光學器件研發中必須重點關注的問題之一。OAS 光學分析軟件提供了強大的雜散光分析工具，能夠幫助研發人員快速識別并優化光學系統中的雜散光問題。通過區域分析、光線路徑分析等工具，研發人員可以清晰地看到雜散光的來源和傳播路徑，從而采取有效的措施加以抑制或消除。
6.多場景適應：增強穩定性
OAS 光學分析軟件支持多種光源和觀察條件的設置，使得研發人員可以在不同場景下對光源與光學器件進行仿真分析。這有助于評估產品在不同應用環境中的適應性和穩定性，這種廣泛的適用性為產品的設計優化提供了豐富的數據支持和決策依據，為產品的設計與優化提供有力支撐。
7.定制擴展：滿足特殊需求
OAS 光學分析軟件還支持用戶自定義擴展功能，允許研發人員根據自己的需求開發特定的工具和算法。這種靈活性使得OAS能夠滿足各種復雜和特殊的光學設計需求，為光源與光學器件的研發提供了更多的可能性。
OAS 光學分析軟件在光源與光學器件研發中的應用極為廣泛且深入。其強大的功能體系，包括高精度建模、光線追跡、優化工具、集成設計、雜散光分析、多條件支持以及用戶自定義擴展等，為設計師提供了一站式的解決方案，使其能夠從容應對各種復雜的光學設計難題，創造出更加卓越、高效的光學產品。
展開 3d光學輪廓儀應用于測量超光滑透明微光學器件
微光學器件是光學器件的重要分支，為光學通信、光傳感、光計算等領域的發展提供重要支撐。微光學器件具有尺寸小、功耗低、低成本等優勢，可以于電子器件集成，實現更高效的數據傳輸和信號處理。未來，隨著微納加工技術的進一步發展，微光學器件的功能將繼續擴展，應用范圍將進一步拓寬。同時，微光學器件也面臨著制備工藝、材料性能、器件可靠性等方面的挑戰，需要進一步的研究和改進。
微光學器件是指尺寸在微米到毫米級別的光學元件，其尺寸比傳統光學器件小很多。微光學器件利用了微納加工技術，將光學器件的功能集成到微米尺寸的芯片中，具有小型化、集成化、高效率、低成本等特點。微光學器件同時具備納米尺度的輪廓起伏變化和超光滑且透明的特點，該特點導致的測量需求，3d光學輪廓儀(白光干涉儀)能滿足。
3d光學輪廓儀通過利用白光的干涉和衍射現象，能夠對微小的表面高度差異進行精確測量，并得出精準的尺寸和形態數據。
對于超光滑透明微光學器件的測量來說，3d光學輪廓儀不僅具備高精度和高分辨率的特點，還能夠快速、無損地獲得物體的三維形貌信息，所以白光干涉儀有以下幾個重要的特點和優勢：
1、高精度：3d光學輪廓儀能夠實現納米級別的測量精度，可以準確檢測器件表面的微小高度差異。這對于一些要求非常高的器件尺寸和形貌測量非常重要。
2、高分辨率：3d光學輪廓儀具有很高的空間分辨率，可以捕捉到微小的表面變化。它可以清晰地顯示出微光學器件表面的各種細微紋理和形貌特征，為后續的分析和優化提供了有力的支持。
3、快速非接觸：與傳統的測量方法相比，3d光學輪廓儀無需直接接觸被測對象，避免了對器件的破壞和變形。同時，它的測量速度很快，可以在短時間內完成大量數據的采集和分析。
展開 光學人的輔助工具｜成本低且效益高！適合光學器件生產檢測檢驗的產品
Lenscheck光學測試系統（傳函儀）
LenscheckVIS/LWIR是一個成本低效益高的產品，適合您的光學器件生產和產品原型檢測檢驗的需求。作為光學成像測試領域的領導者，Optikos推出這款精簡、高效、易用的產品用于產品質量檢測。Lenscheck包含了擁有專利的VideoMTF圖像分析軟件，以及實時的調制傳遞函數測試和分析。使用這種測試系統可以讓光學儀器廠家迅速、可靠的測試產品，降低產品及組件不合格的風險。
測量
● 軸上/離軸 調制傳遞函數MTF
● 離焦調制傳遞函數
● 有效焦距
● 后焦距
● 像散
● 場曲
● 位置色差，倍率色差
● 畸變
● 主光線角度
● 環繞能
● 透射率
● 相對照度
● 散射光
● 視線
特性
● 擁有專利的VideoMTF技術，可實時測量MTF
● 平臺靈活度高，可測試一系列不同參數
● 業內領先的精確度和可重復性
● 可具體配置的全自動測量程序
● 輕松切換各種波段（可見光/近紅外，短波紅外，長波紅外）
● 高分辨率的USB電機控制平移臺
● 集成的玻璃鱗片編碼器
● 50mm通光孔徑的折/反射式準直儀
● 集成的八個靶位的靶標輪和濾光片輪
● 自動定心的光學鏡頭支架
● 12bit實時視頻
展開 用于X射線光學器件的哈特曼波前傳感器
摘要
Hartmann 傳感器是研究入射 X 射線束波前形狀的常用工具，因為它們具有消色差和大動態范圍等優點。 在這個用例中，我們遵循 de La Rouchefoauld O. 等人的工作[Sensors 2021, 21, 874.]，模擬通過哈特曼波前傳感器傳播的 X 射線場，該傳感器由一系列針孔組成。 每個針孔的衍射將導致檢測器平面的偏移，可用于計算輸入的波前。
建模任務
單個孔徑的模擬
通過可編程參數運行構建數組
基本高斯波前模擬
傾斜方孔的影響
包括彗差的模擬
VirtualLab Fusion技術
文件信息
新型納米復合材料實現光學器件的反復擦寫
光學波導器件是光學通訊的重要元器件，這類光波導器件通常采用傳統的半導體工藝制備，如光刻、電子束曝光、物理氣相沉積等，具有較高的制備成本及工藝難度；另一方面，傳統光學波導元件一旦制備成型，便無法擦除修正。隨著信息科學技術的迅猛發展，人們對光學元器件的快速、低成本制備及可重復擦寫充滿了期待。
近來，美國德克薩斯大學奧斯汀分校機械工程系的鄭躍兵教授及其帶領的研究團隊，研究開發了新的納米復合材料，首次實現了全光學技術制備、擦除光學波導器件，該技術可廣泛應用于新一代光學芯片的設計與開發。
德州大學研究團隊研發的納米復合材料，將低成本的鋁納米顆粒陣列嵌入一層300 nm的有機薄膜（聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA）中。在光激發的條件下，該復合材料可同時兼具貴金屬納米顆粒的表面等離子激元和光學波導的屬性，成為等離子激元—波導混合模。為了實現該混合模波導的可擦寫，研究者將一種光感變色的螺吡喃（spiropyran）分子摻入PMMA薄膜中。在紫外光的照射下，螺吡喃分子在綠光波段產生激子，并與混合模波導發生強耦合作用，隨后他們將波導工作頻率調制到其他波段，從而實現了光波導的擦除；反之，在綠光的照射下，螺吡喃分子呈現光學透明性質，使混合波導有效工作，從而實現波導器件的寫入。
在該工作中，研究者在紫色光照射后的樣品中利用綠色激光掃描或投射改變復合波導的諧振頻率，將器件圖案直接寫入芯片上，再利用紫色光照射，實現波導器件的擦除。該技術充分利用了光學技術的高效和可控性，可實現不同復雜器件的重復性寫入和擦除。
該研究團隊表示，要將這項技術應用到半導體工業中，首先需要提高該復合材料的光學穩定性，延長其使用壽命。 此外，還需要調控嵌入納米顆粒陣列的光學屬性，使波導的諧振頻率與通訊頻率相匹配。
展開 
面向大口徑超薄平面光學器件及應用：PB相位液晶光子技術
與傳統折射/反射光學元件不同，這種元件的設計理念通過光學幾何相位或PB相位（Pancharatnam–Berry phase）來實現，即液晶分子的二維空間有序排布（圖2）。液晶材料是一種具有單軸光學各向異性的材料，具有相對較高的雙折射率（Δn≈0.2），通過高分辨圖案化液晶配向技術（例如光配向）控制液晶分子的取向，可實現復雜相位波前，在數個微米厚度內高效操控光場，實現各種光學功能，不涉及顯影、蝕刻等結構轉移步驟，被譽為第四代光學技術。
圖1 （a）傳統光學元件，（b）液晶聚合物平面透鏡
圖2基于PB相位液晶元器件中液晶分子的指向矢分布。(a)透鏡，(b)光柵，(c)液晶分子從0到2π變化，對應相位在0到4π之間變化，在2π位置由于液晶分子自組裝作用，不存在相位突變。
圖3 基于液晶聚合物的平面光學元件制備流程
基于幾何相位的液晶超表面器件，利用液晶分子在平面內0-180°指向變化，來控制光學波前0-2π相位變化，從而實現復雜光學相位器件（圖2）。該新型光學元器件的制備流程由圖3中給出，主要包括旋涂偏振光敏薄膜、圖案化偏振曝光、灌注液晶（LC）或者涂敷液晶聚合物（LCP）材料，即可完成主動可控的液晶光子器件或者耐用薄膜液晶聚合物光子器件，其中器件效率通過半波延遲量來控制。幾何相位液晶平面光學有以下特點：
輕薄、易集成：液晶或者液晶聚合物材料具有相對較高的雙折射率(約0.15)，僅需<2 um的厚度即可滿足可見光至近紅外器件的半波延遲需求。液晶聚合物薄膜可通過層壓、膠粘等工藝與多種光學元件進行對準集成。
分子指向電場可控，便于面向主動光學器件應用。
展開 2026 | OAS光學軟件-幾何光學與波動光學跨尺度仿真
目錄
01
｜軟件概述
02
｜幾何光學解決方案
03
｜波動光學解決方案
04
｜軟件試用申請/聯系我們
01/軟件概述
OAS（Optical Advanced Software）是一款專業的光學工具。該軟件能夠在3D空間中通過序列和非序列光線追跡技術，精確模擬光學系統的性能表現。它不僅提供了真實的設計功能、精確的分析功能，還具備高性能的產品可視化能力，幫助用戶快速、高效地創建和修改光學系統設計，從初始概念階段到后續工程建造階段的迭代與優化。此外，軟件構建的光學模型能夠自動適配主流供應商的光學元件數據庫，為光學研究與實踐提供了極具價值的專業工具支持。
應用領域
OAS光學軟件在汽車制造、通信工程、虛擬現實、安防監控、工業檢測、光學儀器研發以及激光加工等眾多領域都有著極為廣泛且深入的應用。其憑借著先進的算法和強大的功能模塊，能夠精準地模擬光線傳播、分析光學系統的性能，為各領域的光學設計項目提供全面且高效的解決方案。
軟件主界面
軟件特色
OAS光學軟件支持從幾何光學到波動光學的跨尺度仿真，實現幾何光學下的序列與非序列光線追跡，以及波動光學的全維度分析，能夠滿足車燈設計、鏡頭像質評估、微納光學器件、激光應用系統、光波導系統等前沿領域的需求，為客戶提供全面且專業的解決方案。
展開 Ansys Zemax | 使用衍射光學器件模擬增強現實 （AR） 系統的出瞳擴展器 （EPE）：第 1 部分
下一篇預告：Ansys Zemax | 使用衍射光學器件模擬增強現實（AR）系統的出瞳擴展器 （EPE）：第 2 部分
