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因此，所有基于光波導的應用中，將光耦合出或耦合入光波導是關注的問題。這些任務通常用衍射光柵實現，因為它們可以使用現代制造技術與光波導集成。在VirtualLab Fusion中，可以使用傅立葉模態法（FMM）嚴格計算耦合效率。例如，我們分析了幾個選定的傾斜光柵，模擬結果與文獻中的結果吻合地很好。

任務描述 光波導組件 使用光波導組件，可以輕松定義具有復雜形狀區域的光波導系統。此外，這些區域可以配備理想化或真實的光柵結構，以充當輸入耦合器、輸出耦合器或出瞳擴展器。更多信息請見：光波導的構造 光柵區域 對于輸入耦合器、輸出耦合器和眼瞳擴展器 (EPE)，使用了真實光柵。

任務描述 光波導組件 使用光波導組件，可以輕松定義具有復雜形狀區域的光波導系統。此外，這些區域可以配備理想化或真實的光柵結構，以充當輸入耦合器、輸出耦合器或出瞳擴展器。更多信息請見：光波導的構造 光柵區域 對于輸入耦合器、輸出耦合器和眼瞳擴展器 (EPE)，使用了真實光柵。

衍射光柵衍射光柵是一種具有微小周期性結構的光學結構，其中，這些結構之間的距離與光波長一樣小（即在微米或納米范圍內）。這些結構可以將入射光重定向到多個空間方向，這些方向被稱為衍射級次。衍射光柵的應用十分廣泛，涵蓋光譜分析到增強現實（AR）眼鏡等技術。

因此，所有基于光波導的應用中，將光耦合出或耦合入光波導是關注的問題。這些任務通常用衍射光柵實現，因為它們可以使用現代制造技術與光波導集成。在VirtualLab Fusion中，可以使用傅立葉模態法（FMM）嚴格計算耦合效率。例如，我們分析了幾個選定的傾斜光柵，模擬結果與文獻中的結果吻合地很好。

他們可以看到光在分光器或耦合器中的行為，以確保光的有效耦合或分路，并最大限度降低更大光學或光子系統中的損耗。 在設計光學電路時，工程師還可通過仿真來分析其它組件，并確保它們能夠針對預期應用提供有最佳的屬性、功能性和特性。

VirtualLab Fusion 的工作流程 光波導耦合光柵結構的配置 傾斜光柵的高級配置 [使用案例] 使用特殊材料的光柵結構配置 [使用案例] 使用界面的光柵結構配置 [使用案例] 耦合光柵衍射效率分析 自定義的光波導耦合光柵評價探測器 [使用案例] 通過掃描特定的參數來檢查效率 參數運行的使用 [使用案例] 9

模型搭建和參數設置首先創建光波導板三維模型，精確設置其空間位置與方向；隨后添加耦合光柵模型，確保光柵與波導板的精確對接，實現光束的順利耦合。將微型 LED 陣列光源布置在合適位置，模擬實際照明效果。完成模型搭建后，對系統參數進行全面配置。設定系統的視野（FOV）目標值為 30°×10°，虛擬圖像深度（VID）為 5m，以此為基準調整各光學元件參數。

這種芯片上集成了各種不同的光器件，可以聚焦、耦合、調制、拆分、隔離及檢測光信號。 集成光路芯片示意圖 光波導是上述集成光路中最常見的光器件，它可以連接基板上不同的光學元件。通常光波導由薄膜或條形介質組成，可以用作光的分路器、耦合器、開關等功能器件。COMSOL中的邊界模式分析功能可以分析出光波導入射邊界上的模場分布，為模型添加正確的激勵波源。

Lumerical 的有限差分本征模 (FDE) 求解程序可以可以用來確定任意光波導的幾何結構所支持光模式的物理性質。在本示例中，我們將通過 Lumerical FDE 求解程序來研究從聚焦透鏡到細小二氧化硅光纖的耦合場景。教程內容將假設您對于 Lumerical 軟件有一定熟悉程度。

在上周的通訊中，我們強調了分析基于光波導的增強和混合現實(AR & MR)設備的一些挑戰。我們將繼續深入討論這個話題，看看光波導系統耦合光柵的優化。由于它們的尺寸小和自由參數很多的特點，這些任務眾所周知地極具挑戰性。快速物理光學軟件VirtualLab Fusion通過其波導工具箱提供了一系列方便的工具，可在設計過程中幫助光學工程師。

圖2：波導光柵結構示意圖3.1 光波導幾何參數光波導尺寸140mm×21mm，厚度2mm；輸入耦合光柵尺寸10mm×15mm，輸出耦合光柵尺寸120mm×15mm，搭配專用遮光外殼結構，杜絕投影系統與波導周邊漏光問題。

在之前的通訊中，我們強調了分析基于光波導的增強和混合現實(AR & MR)設備的一些挑戰。 本周，我們將繼續深入討論這個話題，看看光波導系統耦合光柵的優化。由于它們的尺寸小和自由參數很多的特點，這些任務眾所周知地極具挑戰性。 快速物理光學軟件VirtualLab Fusion通過其波導工具箱提供了一系列方便的工具，可在設計過程中幫助光學工程師。

摘要 將光耦合到光波導在現代光學的各種應用中具有重要意義。在VirtualLab Fusion中，使用傅里葉模態法(FMM，也稱為RCWA)和參數優化工具，可以優化真實的光柵幾何形狀，以實現特定衍射級次的最佳耦合效率。本例展示了針對特定入射方向優化二元光柵以獲得最佳光導耦合效率的設計策略。

摘要 將光耦合到光波導在現代光學的各種應用中具有重要意義。在VirtualLab Fusion中，使用傅里葉模態法(FMM，也稱為RCWA)和參數優化工具，可以優化真實的光柵幾何形狀，以實現特定衍射級次的最佳耦合效率。本例展示了針對特定入射方向優化二元光柵以獲得最佳光導耦合效率的設計策略。

VirtualLab Fusion 的工作流程 光波導耦合光柵結構的配置傾斜光柵的高級配置 [使用案例]使用特殊材料的光柵結構配置 [使用案例]使用界面的光柵結構配置 [使用案例]耦合光柵衍射效率分析自定義的光波導耦合光柵評價探測器 [使用案例]通過掃描特定的參數來檢查效率參數運行的使用 [使用案例] 9.

Simcenter Amesim多層級建模方案能夠滿足產品開發不同階段對模擬分析的需求，包括:功能模型到基于三維幾何尺寸的詳細模型，準靜態模型到完全的動態物理模型。此外，Simcenter Amesim的開放性讓您可以與三維計算流體力學（CFD）分析工具耦合，實現系統仿真分析與局部詳細流體分析的方案融合。

下一期文章我們將針對具體的端面耦合器案例進行分析。參考文獻：[1] Du J, Chen G F R, Gao H, et al.

光導布局設計 光柵專用操作系統中光柵的設計與分析 光導光學裝置中光導的設計與分析 耦合光柵的結構 耦合光柵的結構 EPE/耦出耦合光柵的結構 EPE/耦出耦合光柵的結構 將光柵導入光導組件

例如用于光柵結構配置的用戶友好的工作流程，用于光柵分析的嚴格傅里葉模態算法(FMM)，以及參數優化方法和一些針對光波導的系統設計方法。 本周，我們將繼續深入討論這個話題，看看光波導系統耦合光柵的優化。由于它們的尺寸小和自由參數很多的特點，這些任務眾所周知地極具挑戰性。