多尺度光學仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
多尺度光學仿真的視頻教程
復合材料切削加工瓶頸與多尺度建模仿真技術探討
現有研究從不同維度推進復合材料切削機理的認知：任滿等學者聚焦SiCp/Al-Ti疊層界面的損傷演化機制，通過實驗觀察發現界面過渡區（厚度約5-15μm）是裂紋萌生的薄弱環節；李炳林團隊則致力于提升力-熱耦合模型精度，提出考慮顆粒-基體動態相互作用的修正本構方程，使切削溫度預測誤差降低至12%以內；滕龍龍等系統梳理了多尺度仿真方法體系，指出分子動力學（納米尺度）-離散元（介觀尺度）-有限元（宏觀尺度
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金屬切削中的摩擦行為與多尺度仿真：破解表面質量調控難題
傳統經驗試錯法雖在工藝優化中仍有應用，但其存在成本高昂、研發周期冗長的固有缺陷；而現有有限元仿真技術雖能實現切削過程的數字化模擬，卻因摩擦行為表征精度不足，導致關鍵加工參數（如切削力、溫度場）的預測誤差常超過20%，難以滿足高精度制造需求。
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多尺度光學仿真的實例教程
除了理論概念的探討之外，本文章還將包含多個仿真和設計示例。在結束這段介紹時，我們希望強調，LightTrans International 在平面透鏡（包括超透鏡（metalenses））的重要性問題上保持中立立場。我們的使命是為您提供強大的軟件工具，使您能夠在工作中探索平面透鏡技術的意義和應用。
圖1：幻燈片#6
第二章
多尺度的光學仿真
幻燈片 #9–10
超表面（Metasurfaces）利用具有高折射率的納米結構（通常稱為meta-atoms或者metacells），排列在折射率較低的基底上。這一方法早已被提出 [2]，但近年來再次引起廣泛關注 [3]。如果希望對該領域有初步深入的了解，建議閱讀 Lalanne 和 Chavel 撰寫的綜述文章 [4]。此外，還推薦 Yang Fan 等人 撰寫的教程 [6]，其中包含大量補充參考資料。
幻燈片 #11–12
由于超表面（metasurfaces）由納米結構組成，顯然幾何光學方法并不適用。相反，必須采用基于麥克斯韋方程組（Maxwell’s equations）的電磁場理論，即通常所稱的物理光學（physical optics）。因此，在透鏡系統中整合超透鏡（metalenses）或其他平面透鏡，與傳統透鏡曲面及其他光學元件結合，會形成一個多尺度系統（multiscale system）。這就需要一種跨尺度的光學建模方法，通常稱為多尺度光學仿真（multiscale optical simulation）。簡單來說，必須強調的是：多尺度仿真無法僅通過數據接口將多個光學軟件工具連接在一起實現。相反，它需要一個全面的策略，基于高階物理光學理論，為光學軟件提供堅實的理論基礎。對不同尺度的光學系統進行建模，需要在統一的物理光學框架內集成多種不同的仿真模型。
展開 <p class="ql-align-justify">VirtualLab Fusion創始人 Frank Wyrowski教授 專家講堂 | 多尺度光學模擬與設計的藝術2025年4月24日</p><p class="ql-align-justify">多尺度光學仿真的核心原理，上海嘉定共赴光學仿真互動探討之旅</p><div contenteditable="false" width="100%">
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展開 02/幾何光學
在幾何光學領域，OAS 軟件基于光線追跡核心算法，為光學系統的研究與設計提供了高效、精準的一體化分析手段。
成像設計解決方案
光學軟件為成像系統設計提供從建模、優化到分析的一體化平臺。它支持從基礎透鏡到復雜多重結構系統的建模，可靈活設置孔徑、視場等關鍵參數并進行實時光路預覽。軟件內置優化算法，支持像差自動校正、多配置優化和公差分析，能針對多目標進行自動化迭代優化。在分析方面，軟件提供全面的像質評估工具，包括MTF、點列圖、波前圖等，支持對成像系統的核心性能進行專業評估。
照明與汽車光學解決方案
軟件為照明和車燈設計提供了強大的虛擬仿真與優化功能，能夠進行精準的光學性能與效果分析，完成自動化參數優化與方案驗證。其核心功能完整覆蓋了車燈設計、激光雷達光學系統、抬頭顯示器（HUD）以及內飾氛圍照明等關鍵環節，實現了從光源、光路到分析的全鏈路仿真，從而系統地滿足汽車行業在智能化與個性化趨勢下的光學創新需求。
雜散光解決方案
軟件能夠在儀器加工之前，通過高精度虛擬模型全面模擬和分析包括鬼像、衍射、散射及紅外熱輻射在內的各類雜散光現象，并提供了如路徑分析和提取、自動篩選照明關鍵面等工具，為光學工程師提供從識別、評估到修正的一體化工具體系，從而在設計階段有效消除雜散光干擾，保障光學系統的高精度與可靠性。
光機解決方案
OAS內置輕量化CAD核心，通過結合參數化與自由建模雙模式，提供從簡易機械結構到復雜光學元件的一體化設計與建模支持，實現了光學、機械與電子領域在設計數據、仿真流程與工程變更層面的深度融合與高效協同。
展開 利用照度分析工具量化投影面均勻性，確保中心與邊緣照度差異控制在設計范圍內；通過 MTF、點列圖、波前圖評估成像質量，啟用像差自動校正與多配置優化算法，校正球差、色差與畸變，提升全視場清晰度。
借助雜散光分析模塊識別鬼像、界面反射與機械散射源，優化膜層參數與遮光結構，顯著降低雜光能量占比，提升畫面對比度。
總結
本案例基于 OAS 光學軟件完成 DMD 投影燈從建模、追跡到優化的全流程仿真，精準獲取系統照明均勻性、成像質量及雜散光分布等核心數據，驗證軟件在數字光學投影系統設計中的高精度與高效性。OAS 憑借跨尺度仿真、一體化光機建模及全面性能分析能力，可為 DMD 投影燈及同類數字光學系統提供從概念設計到工程驗證的完整解決方案，有效縮短研發周期、提升產品性能與可靠性。
展開 海克斯康工業軟件Digimat復合材料多尺度分析建模平臺能夠幫助用戶完成多種復合材料復雜工程分析，強度非線性失效分析、蠕變、疲勞、沖擊（考慮應變率效應）、NVH（頻率依賴）等，支持的復合材料類型包括：連續纖維（CFRP）、長&短纖維（SFRP）、纖維編織、針刺、晶須、顆粒、片層等增強相和包括樹脂基、金屬基、碳碳和陶瓷基在內的多類基體材料。Digimat提供的軟件接口幾乎涵蓋所有主流有限元軟件，能夠實現耦合分析，大幅提高相關結構的分析精度和能力。
現誠摯邀請您參加6月20、21日在上海舉辦的Digimat仿真分析線下培訓。本次培訓主要講解基于Digimat多尺度理論的SFRP結構的力學聯合仿真分析。培訓涉及Digimat多尺度材料建模理論、材料庫、基于樣件測試結果的材料逆向標定、Digimat與模流軟件以及結構有限元分析的接口以及基于Digimat RP 的注塑產品結構性能CAE分析流程及工程案例。
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多尺度光學仿真的最新內容
OAS光學軟件跨尺度仿真來助力27天前
簡介
DMD 投影燈是以數字微鏡器件為核心的高精度數字光學投影系統，通過光源準直勻化、DMD 芯片像素級光調制及投影物鏡成像的協同設計，實現數字信號到高清光影的精準轉換，可顯著提升投影畫面分辨率、對比度與亮度均勻性。本案例依托 OAS 光學軟件完成 DMD 投影燈全鏈路建模、光線追跡與性能優化，驗證系統照明均勻性、成像質量及雜散光抑制水平，為工程化設計提供可靠仿真依據。
案例設置與操作
投影物鏡案例分析
簡介
投影物鏡作為光刻、投影顯示等領域的核心光學成像系統，由前級聚光、中繼像差校正及后級投影多組透鏡單元構成，通過多級光線會聚與像差校正消除球差、色差等畸變，實現大視場、高分辨率的清晰成像，其成像精度與畸變控制能力直接決定終端設備的性能表現，需嚴格滿足高精度光學系統的設計標準。本項目基于 OAS 光學軟件，通過幾何與波動光學跨尺度仿真
本文原刊登于Ansys.com：《Ansys and Schr?dinger Partner to Enable Multiscale Simulation》
作者：Adarsh Chaurasia | Ansys高級應用工程師
編輯整理：鄭偉巍 | Ansys高級應用工程師
通過納米、微觀和宏觀尺度的仿真，產品開發團隊可以將設計優化提升到全新水平
隨著產品開發團隊面臨日益復雜的挑戰
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
1. 軟件概述與技術架構
Digimat是由e-Xstream engineering（現歸屬Hexagon Manufacturing Intelligence）開發的專業復合材料多尺度建模與仿真平臺。作為當前復合材料仿真領域的標桿軟件，Digimat采用獨特的多尺度方法學框架，實現了從微觀纖維/基體界面到宏觀結構性能的跨尺度預測。
核心技術特點：
l 材料-工藝-性能一體化建模：集成材料數據庫包含
VirtualLab Fusion 是一個多尺度光學仿真平臺，旨在處理各種光學和光子學應用，平面透鏡只是其中的一個示例。本文章重點介紹了 VirtualLab Fusion 在平面透鏡領域的潛力。作為軟件開發商，我們的責任是為不斷擴展的客戶群體提供強大的設計和建模工具，以評估和應用超透鏡（metalenses）及其他平面透鏡于實際應用中。
<p class="ql-align-justify">VirtualLab Fusion創始人 Frank Wyrowski教授 專家講堂 | 多尺度光學模擬與設計的藝術2025年4月24日</p><p class="ql-align-justify">多尺度光學仿真的核心原理，上海嘉定共赴光學仿真互動探討之旅</p><div contenteditable="false" width=
培訓日程：
培訓時間：9月5日-6日
培訓地點：北京市朝陽區天澤路潤世中心B座12層
適用人群：結構分析工程師（航空、航天、船舶等）、工藝分析工程師以及感興趣的其他專業人士。
培訓目標：
? Digimat軟件功能和工程應用
? 多尺度分析理論以及Digimat的軟件功能實現（含案例操作）。基于上述培訓內容，讓學員建立起CFRP材料體系常用多尺度分析的能力
2024 R1全新的Ansys光學產品系列在多尺度光學仿真和分析領域實現了突破，如Metalens仿真，簡化的雜散光分析等，不僅能夠加速結果生成，提升仿真精度，還進一步擴展了與其他Ansys產品的互操作性。
為了讓用戶更深入了解光學產品新功能及應用，Ansys光學團隊特別打造了一系列名為“光學課堂”的線上活動。
2024 R1 版本提供了強大的功能，可加快仿真時間、提高仿真精度并擴展與其他 Ansys 產品的互操作性
光學亮點： 光學軟件之間的互操作可提高效率
Ansys Optics 主要圍繞實現高效的多尺度光學仿真和分析，重點推出了一系列新特性和功能，以應對各個行業的設計挑戰：
? Metalens 仿真和設計增強功能（更大、更復雜）
- 新的lumerical可將多入射角和振幅數據與偏振和相位數據一起存儲在一個快速
