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Lumerical RCWA 或 FDTD 來(lái)模擬衍射光柵；3.Speos 生成光輻射圖和人眼感知仿真結(jié)果。

結(jié)論 在本例中使用1-D光柵用于衍射光學(xué)元件，為了使模式進(jìn)一步發(fā)展，用戶(hù)可以用自己的1-D甚至2-D光柵代替光柵，在一個(gè)或兩個(gè)方向上衍射光。

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Ansys 旗下三款主要的光學(xué)產(chǎn)品是 Lumerical 負(fù)責(zé)微納波動(dòng)光學(xué)，Zemax 主要是幾何光學(xué)也有涉及到衍射和物理光學(xué)等等。另外就是 Speos，它可以承擔(dān)后端的非序列追跡任務(wù)和環(huán)境渲染，人眼響應(yīng)的系統(tǒng)級(jí)仿真。這三款軟件跟 Ansys 的 OptiSLang 的聯(lián)動(dòng)非常頻繁，在我們的 work flow 里邊，我們有不同的流程都可以涉及到 OptiSLang。

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- 衍射光柵：它是周期性結(jié)構(gòu)，會(huì)將光散射到符合物理邊界條件的衍射級(jí)次。LSWM模型支持1D和任意2D光柵類(lèi)型。衍射光柵可以用Lumerical FDTD或RCWA模擬。（有關(guān)FDTD和RCWA之間的比較，請(qǐng)參閱RCWA求解器簡(jiǎn)介:https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/4414575008787）。

光柵的幾何結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)優(yōu)化將垂直入射光引導(dǎo)至光柵的-1級(jí)中，然后將光柵特性導(dǎo)出為Lumerical 亞波長(zhǎng)模型(LSWM, Lumerical Sub-Wavelength Model) JSON格式，以便在Speos中對(duì)該SRG進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)模擬(參見(jiàn)Zemax Lumerical Speos 聯(lián)合實(shí)現(xiàn)衍射光波導(dǎo)AR系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真)。

Ansys光學(xué)仿真套件構(gòu)建了Zemax OpticStudio+Lumerical +Speos一體化設(shè)計(jì)仿工作流，覆蓋投影鏡頭設(shè)計(jì)、亞波長(zhǎng)光柵建模、系統(tǒng)級(jí)光學(xué)集成分析全流程。其中Ansys Speos作為系統(tǒng)級(jí)仿真核心工具，可實(shí)現(xiàn)多軟件數(shù)據(jù)無(wú)縫對(duì)接、三維環(huán)境光學(xué)仿真、人眼視覺(jué)感知評(píng)估，為車(chē)載AR HUD光學(xué)性能優(yōu)化、成像質(zhì)量校驗(yàn)、雜散光抑制提供專(zhuān)業(yè)仿真支撐。

衍射光學(xué)元件的復(fù)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(duì)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(duì)光通過(guò)不同布局的衍射進(jìn)行仿真。仿真可幫助設(shè)計(jì)人員分析由衍射光學(xué)元件調(diào)制時(shí)的場(chǎng)分布、遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖和波前變化。Ansys Lumerical套件、Ansys Speos軟件和Ansys Zemax OpticStudio軟件都可以對(duì)衍射光學(xué)元件進(jìn)行仿真。

設(shè)計(jì)流程1.1 相位 -> 微觀結(jié)構(gòu) -> 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在此過(guò)程中，用戶(hù)首先使用光線(xiàn)追跡方法設(shè)計(jì)DOE /超穎透鏡所需的相位。然後根據(jù)給定的相位設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)。圖1顯示了該過(guò)程的流程圖。該圖表未涵蓋設(shè)計(jì)的詳細(xì)訊息，例如，微觀結(jié)構(gòu)可以是傳統(tǒng)的閃耀光柵或現(xiàn)代的超穎透鏡。所需的設(shè)計(jì)和製造方法可能會(huì)有所不同，具體取決於微結(jié)構(gòu)的類(lèi)型。參考文獻(xiàn)[5]顯示了根據(jù)給定的相位輪廓生成閃耀光柵的範(fàn)例。

我們需要通過(guò)在液晶取向上引入周期性空間變化來(lái)設(shè)計(jì)光柵；然后，將衍射特性導(dǎo)出為Lumerical亞波長(zhǎng)模型(LSWM) JSON格式，以便在Zemax中進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)仿真建模。注意：RCWA對(duì)面內(nèi)各向異性的支持需要使用Ansys Lumerical 2024R1.3或更高版本。概述本例中的衍射光柵由單層液晶(5CB)構(gòu)成。

Ansys Lumerical RCWA Ansys Lumerical RCWA 求解器可用于分析平面波入射到周期性結(jié)構(gòu)上的光學(xué)響應(yīng)。與 STACK 求解器不同，RCWA求解器可用于幾何形狀具有周期性變化的結(jié)構(gòu)，例如光子晶體和衍射光柵。

本次研討會(huì)將討論如何通過(guò)Ansys光學(xué)產(chǎn)品進(jìn)行HUD的設(shè)計(jì)和仿真，并重點(diǎn)介紹如何結(jié)合 Ansys Zemax與Lumerical的動(dòng)態(tài)連接工作流程進(jìn)行衍射光波導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，助力AR-HUD的產(chǎn)品研發(fā)，加速上市流程。

Lumerical　　Lumerical是Ansys公司開(kāi)發(fā)的用于微納光子器件、芯片及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真軟件，融合了FDTD、EME等求解器，對(duì)微納結(jié)構(gòu)及其器件進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真分析。　　咨詢(xún)與訂購(gòu)方式　　聯(lián)系人：光研科技南京有限公司徐保平　　手機(jī)號(hào)：15051861513　　微信號(hào)：13627124798

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在本例中，我們介紹了一個(gè)仿真工作流程，用于在具有不同照明條件的特定環(huán)境中，從光學(xué)系統(tǒng)和CMOS成像器的組合中分析相機(jī)系統(tǒng)的圖像質(zhì)量。此示例主要涵蓋整個(gè)工作流程中的Ansys Speos部分。該光學(xué)系統(tǒng)采用Ansys Zemax OpticStudio設(shè)計(jì)，并導(dǎo)出到Ansys Speos進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)分析。CMOS成像器采用Ansys Lumerical設(shè)計(jì)，并導(dǎo)出至Ansys Speos。

Ansys Lumerical 再次提速，這一次是光子電路的電光協(xié)同仿真的 5 倍提速，并且由 AWS 提供支持的新 Ansys Gateway 全面提速。全新的 Ansys Optics Launcher 可讓您立即訪(fǎng)問(wèn)我們的光學(xué)示例和產(chǎn)品，F(xiàn)DTD 擁有全新的現(xiàn)代化 CAD，而我們強(qiáng)大的 RCWA 擁有全新的 GUI，可進(jìn)一步加速并改善您的設(shè)計(jì)體驗(yàn)。

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附件下載聯(lián)系工作人員獲取附件本文介紹了一種用于光子集成電路光纖-波導(dǎo)耦合系統(tǒng)的多尺度仿真工作流程。光與光柵耦合器在微觀上的相互作用使用 Ansys Lumerical 進(jìn)行仿真，而 Ansys Zemax OpticStudio 則用于宏觀傳播和公差分析。此示例的工作流由四個(gè)步驟組成。

部分：使用 STAR 模塊和 ZOS-API 進(jìn)行 STOP 分析Ansys Lumerical | 米氏散射 FDTDAnsys Lumerical | 針對(duì)多模干涉耦合器的仿真設(shè)計(jì)與優(yōu)化Ansys Zemax | 設(shè)計(jì)衍射光學(xué)元件（DOE）和超透鏡（metalens）Ansys Zemax | 如何設(shè)計(jì)單透鏡 第一部分：設(shè)置Ansys Zemax | HUD 設(shè)計(jì)實(shí)例