納米光學仿真的案例
JCMsuite納米光學仿真軟件包簡介
JCMsuite納米光學仿真軟件包簡介
來源:訊技光電 作者: 技術部
JCMsuite是計算復雜納米光學系統中電磁場的有限元求解器。其連續力學和熱傳導模塊能夠實現復雜材料的建模，如應力誘導的雙折射。利用所包含的光學成像和光源工具能夠完成全波長光學系統仿真的工作流程，如顯微鏡、散射儀或單光子光源(包括芯片光纖耦合和非相干效應)。
分析與優化
JCMsuite包含的工具可用于納米光學器件或其他系統性能的高效分析與優化設計。先進的機器學習技術能夠實現以下功能，
? 優化設計的全局搜索，
? 敏感性和穩健性分析，
? 測量數據的參數重構。
這些方法通常比傳統的方法(如隨機搜索或蒙特卡羅分析)要快得多。
展開 JCMsuite 納米光學仿真分析軟件
JCMsuite 納米光學仿真分析軟件
JCMsuite是一款功能強大且靈活的仿真計算軟件，最適于復雜納米光學系統的仿真和設計。它利用最先進的技術，為光學、連續介質力學和熱傳導問題提供快速準確的數值求解。JCMsuite為您提供易用的腳本環境使用界面，可集成分析工具（如MATLAB、Python等），通過最新的機器學習技術優化您的光學系統。
JCMsuite是一個完整且易用的有限元計算軟件，用于計算復雜納米光學系統中的電磁波、彈性和熱傳導。 基于數學和計算科學理論，JCMsuite擁有極短的計算時間、緊湊的數據空間需求和高度可靠性。
JCMsuite包含用于高效地分析和優化納米光學器件或其他光學系統特性的工具。高級的機器學習技術可以有效地搜尋最佳設計，并顯著縮短開發時間。
JCMsuite是基于先進的數學方法和計算科學技術。它利用有限元方法（FEM）的強大功能和靈活性來實現快速準確的仿真計算，并使用最新的機器學習技術來優化復雜的光學系統。
CAD和網格劃分工具
JCMsuite幾何創建和網格劃分工具專門用于光子應用。
形狀和幾何形狀：可以使用線性或彎曲單元創建各種CAD幾何圖形，例如2D和3D基元、擠出、圓角形狀和自由形狀等。
對稱性：通過定義周期性、鏡像對稱網格或通過在圓柱和扭曲坐標系中操作，可以大大減少計算時間。
無限結構：支持多層、分層外部域和波導結構。
自適應網格：自動網格細化。角點和標準的網格細化就可進行高度精度的計算。
Hp-FEM求解器
FEM提供嚴謹、功能全面且快速的求解方法。
展開 [光學工程] JCMsuite納米光學仿真分析軟件
JCMsuite是一款來自德國JCMwave公司、最適于復雜納米光學系統的仿真和設計軟件。它利用最先進的技術，為光學、連續介質力學和熱傳導問題提供快速準確的數值求解。它提供易用的腳本環境、可集成分析工具（如MATLAB、Python等）、機器學習優化技術等功能。”
JCMsuite是一款功能強大且靈活的仿真計算軟件，最適于復雜納米光學系統的仿真和設計。它利用最先進的技術，為光學、連續介質力學和熱傳導問題提供快速準確的數值求解。JCMsuite為您提供易用的腳本環境使用界面，并能完全集成在數據分析工具包中，且通過最新的機器學習技術優化您的光學系統。
01
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復雜光學系統的仿真
JCMsuite是一個完整且易用的有限元計算軟件，用于計算復雜納米光學系統中的電磁波、彈性和熱傳導。 基于數學和計算科學理論，JCMsuite擁有極短的計算時間、緊湊的數據空間需求和高度可靠性。
02
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分析和優化
JCMsuite包含用于高效地分析和優化納米光學器件或其他光學系統特性的工具。高級的機器學習技術可以有效地搜尋最佳設計，并顯著縮短開發時間。
03
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JCMsuite技術
JCMsuite是基于先進的數學方法和計算科學技術。它利用有限元方法（FEM）的強大功能和靈活性來實現快速準確的仿真計算，并使用最新的機器學習技術來優化復雜的光學系統。
1、CAD和網格劃分工具
JCMsuite幾何創建和網格劃分工具專門用于光子應用。
形狀和幾何形狀：可以使用線性或彎曲單元創建各種CAD幾何圖形，例如2D和3D基元、擠出、圓角形狀和自由形狀等。
展開 光學仿真干貨丨Lumerical納米線柵偏振器仿真應用
Ansys光學仿真相關產品推薦
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
Ansys SPEOS是Ansys公司開發功能強大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, 強大的解決方案提供完美的可視化光學系統，和直觀的人機交互平臺，其仿真技術已經廣泛用于航空, 航天, 軍工，汽車，軌道交通、通用照明等工業領域的研究機構和知名公司，是全球少有的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的專業軟件。
Ansys SPEOS光學仿真軟件基于可視化產品三維模型，直接采用數字化樣機，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、易優化的工作實現很優的產品解決方案。
Lumerical
Ansys Lumerical是一款專業的光學虛擬仿真軟件，能夠為光子設計師提供全面的高精度設計和分析工具，使得設計師能夠從容地面對光設復雜的問題，進而降低開發成本。
Ansys Lumerical可廣泛地應用于生物光子學，成像，照明，光伏等。其相應套件包括以下工具：FDTD、MODE、STACK、CHARGE/HEAT、DGTD/FEEM、MQW、INTERCONNECT和CMLC。
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。
光學的“納米尺度”進化，將拉開“消費光子”的序幕
而光芯片需要將光元件精度做到納米級，顯然原先的冷工藝是不適用的，但光學產業又缺乏類似半導體的那種大規模生產超高精度器件的成熟工藝。
因此目前最為可行的發展方式，是融合光學與半導體工藝，用半導體的思路做納米級光元件。即讓全球歷時五十年、投入了數千億美元打造的微電子芯片制造基礎設施進入無源光學領域，將成熟、發達的半導體集成電路工藝應用于晶圓級光學上，快速提升光學工業的制造水平。
不過在此基礎上還需要解決良率和成本問題，由于納米級的特征尺度，使得后道加工不可避免的會造成隨機誤差，因此需要在前道工藝中進行補償、需要在設計上進行補償、需要“Design
to
Manufacture”。而且要確保每一片光芯片良率，檢測環節也需要搭建完整的流程步驟。另外，由于是“消費光子”的基礎一環，低成本更多時候是決定性的要求。所以，從生產角度看，其“不可能之任務”歸納來說，就是要“精度提升到極高標準的納米尺度外，同時要實現高良率、高一致性、極低成本的極大規模生產。”
晶圓級光學的設計和制造技術除了可以應用于3D感知領域，還可以應用于VR/AR產品和5G行業中，主要涉及到光場顯示光波導、高速光通訊鏈路的設計和制造。
雖然技術難度高，但由于應用前景廣闊，國內也有創業公司在從事晶圓級光學的設計和生產，如鯤游光電等。但對于創業公司來說，除了資金投入壓力，還面臨前期研發的技術問題，和后期規模化生產的管理問題。因此對于創業公司來講，高效整合上下游產業鏈資源才有成功的可能。
本文訪談內容來自鯤游光電董事長林濤：
鯤游光電是一家晶圓級光學創業公司。晶圓級光學作為一個極度交叉的學科，離不開各界資源的支持。鯤游光電除了擁有一支經驗豐富的多元化團隊，還聚集了包括元璟資本、華登國際、中科創星、舜宇光學、昆仲資本、晨暉創投、中恒星光等股東，涵蓋了光學、半導體、中科院、下游等各方通力協作。
展開 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 鎳摻雜增強鈣鈦礦納米晶光學性質和穩定性
通過量子效應改變量子點的粒徑可以調節能帶隙，并且可以適當地改變光學和電學性質。通過能量帶隙調節來控制紅外、可見光和紫外(UV)區域中的發射波長的研究正被積極地用于各種應用之中，例如太陽能電池、顯示器、生物傳感器、激光器和存儲器。
為了提高鈣鈦礦量子點的量子效率和穩定性，韓國首爾國立大學、韓國高麗大學等單位的研究人員通過改變鎳在鈣鈦礦納米晶中的摻雜濃度來優化其結構和光學性質。相關成果發表在Advanced Functional Materials。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202102770.
研究發現，隨著鎳摻雜的逐漸增加，光誘導的光譜發生藍移。鎳摻雜的PNC比未摻雜的PNC具有更強的發光、更高的量子效率和更長的壽命。摻雜的二價元素作為鈣鈦礦結構中的缺陷，降低了電子和空穴的復合速率。穩定性測試用于評估鈣鈦礦對光和濕氣的敏感性。對于紫外光照射，未摻雜的PNC的光誘導發光強度降低了70%，而鎳摻雜的PNC的光誘導發光強度降低了18%。在加水實驗中，摻鎳PNC的光誘導發光強度是未摻雜PNC的三倍。另外，還采用旋涂法制備了一種發光二極管。Ni:CsPbBr3的效率超過CsPbBr3PNCs的效率。在最佳效率(0.3 cd A–1)下，最大亮度為833 cd m–2。因此，鎳摻雜的PNC有望有助于未來顯示器件的性能改進。
圖1| a)Pb2+被更小的Ni2+離子取代前后鈣鈦礦CsPbBr3PNCs的結構特性示意圖。b)用不同量的Ni制備的CsPbBr3 PNC flms的XRD圖案。
圖2|a) CsPbBr3和鎳的XPS情況(鎳/鉛= 2.5)。
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展開 2026 | OAS光學軟件-幾何光學與波動光學跨尺度仿真
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。
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Moldex3D模流分析之光學射出光學件成型仿真
料光學組件由于加工特性帶來的高性價比及可應用性，在光電、3C及汽車等領域被廣泛應用取代傳統玻璃材料，但高肉厚和高厚薄比的極端產品設計應用射出成型制程容易產生噴流、包封、表面凹痕、真空泡等成型缺陷，需要的冷卻時間過長與過大的體積收縮率也導致產品精度與生產效率難以提升。
分層射出是光學產品極端設計的解決方案之一，透過將極端產品設計分解成堆棧的A-B層依序成型，改善高肉厚帶來的成型挑戰。Moldex3D光學分析支持預測多材質射出A-B層在成型過程產生的流動殘留應力與熱殘留應力，并提供最終產品的條紋級數與光彈條紋，利用Moldex3D進行多材質射出的光學分析。
第一射(A層)分析
步驟1: 為第一射仿真準備模型及分析組別
首先在Moldex3D Studio準備好第一射的射出成型分析組別，選擇的材料文件必須具有光學性質頁簽，包含無配向之折射率、流動導致應力光學系數、和熱導致應力光學系數等參數。
步驟2: 為第一射模擬設置計算參數及分析計算
在計算參數的黏彈/光學頁簽中，勾選預測流動殘留應力在流動/保壓階段和預測流動殘留應力在冷卻階段。確認完所有的分析設定后，將組別送出計算。待計算完成后在流動、保壓和冷卻分析均會輸出流動誘導殘留應力的結果項。
第二射(B層)分析
步驟3: 為第二射仿真準備模型及分析組別
接著為第二射準備新的分析組別，模型包含產品(B層)和嵌件(A層)。與第一射分析相同，用戶必須選擇具有光學性質的產品與嵌件材料文件，且嵌件的幾何和材料必須與第一射相符。
步驟4: 為第二射模擬設置多材質射出之光學件分析
分析順序設定中，選擇瞬時分析加上光學分析，確保光學分析可以完整考慮流動導致應力和熱導致應力的效應。
展開 免費講座 | Wolfram 語言的 AI 功能線上直播答疑等你來！
活動時間
2021年11月12日 晚上 20:00-21:00
活動地點
本次在線答疑活動將全程直播
報名方式
掃描下方二維碼或點擊底部“閱讀原文"即可報名
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