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Figure 1 在OpticStudio中設計 DOE /超穎透鏡的可能工作流程1.2 相位 -> 微觀結構 ->用POP + FDTD驗證為了解決先前流程的缺點，即在製造之前無法模擬系統性能，可以使用物理光學傳播（POP）和 FDTD 來精確計算PSF。此方法主要由平面超穎透鏡設計人員使用。

附件下載聯系工作人員獲取附件前言在本例中，我們展示了基于超表面的CMOS圖像傳感器濾光片的逆向設計，它可以替代傳統的拜耳濾光片，后者因用吸收來過濾色彩而導致光損耗。我們可以通過在 Lumopt（基于 Python 的 Lumerical 優化工具）中使用紅色和藍色像素的綜合強度作為品質因數，顯著提高每個像素的效率。

該內容涵蓋FDTD、MODE、CHARGE、HEAT、INTERCONNECT五大仿真工具，內容覆蓋基礎原理講解到復雜器件設計。無源環節不僅包括功率分束器、起偏器、偏振旋轉分束器、濾波器等多種無源光子器件，還包含常用的逆向設計算法，適用于硅基、鈮酸鋰等多種材料體系，可有效助力學員掌握無源光子器件設計技能。

通過3D-FDTD方法計算不同波長下模式解復用器的傳輸譜如圖5所示。結果表明，在1.5-1.6 μm的波長范圍內，輸入 模式的插入損耗和模式串擾分別小于0.33 dB和-15.53 dB；輸入 模式的插入損耗和串擾分別小于0.59 dB和-16.0 dB。

Ansys Lumerical FDTD是業界公認的微納光子器件仿真的標準工具。　　這款高性能二維／三維麥克斯韋方程求解軟件，能夠精確分析具有微納尺寸或亞波長結構與紫外、可見、紅外、太赫茲和微波的相互作用，能被廣泛應用千微納光電子器件、工藝以及材料的設計、分析和優化。　　FDTD的集成設計環境支持腳本語言操作、高級后處理和結構優化功能，讓用戶可以更專注有效地完成設計要求。　　

此外，還有一些方案是基于逆向設計優化出最佳參數，從而產生獨特的光柵結構，以增強面外輻射并提高耦合效率，如圖1（b）所示^[3]，這些逆向設計方法都提供了較大的靈活性。雖然上述方法能增強耦合效率性能，但也面臨制造的復雜性及容差等問題。

此外，還有一些方案是基于逆向設計優化出最佳參數，從而產生獨特的光柵結構，以增強面外輻射并提高耦合效率，如圖1（b）所示，這些逆向設計方法都提供了較大的靈活性。雖然上述方法能增強耦合效率性能，但也面臨制造的復雜性及容差等問題。 圖1 不同類型的垂直光柵耦合器結構。

摩爾芯創將于12月12日在北京開展Lumerical光子器件培訓班，該培訓涵蓋FDTD、MODE、CHARGE、HEAT、INTERCONNECT五大仿真工具，內容覆蓋基礎原理講解到復雜器件設計。無源環節不僅包括功率分束器、起偏器、偏振旋轉分束器、濾波器等多種無源光子器件，還包含常用的逆向設計算法，適用于硅基、鈮酸鋰等多種材料體系，可有效助力學員掌握無源光子器件設計技能。

這些工具使工程師能夠集成自定義組件，例如通過Ansys Lumerical FDTD利用光子逆向設計優化的光柵耦合器。先進工藝技術認證Ansys RedHawk-SC和Ansys Totem是面向數字/模擬電源完整性的基礎解決方案，可驗證產品是否能夠可靠運行并滿足性能目標。這些解決方案有助于驗證采用臺積電N3C、N3P、N2P和A16?工藝技術制造的芯片的電源完整性。

正確計算光線的相位需要把電場逆向傳播到薄膜起始的位置，並且修正薄膜的相位計算方式為沿著光線方向，而不是表面法向量方向。Zemax OpticStudio把這些稱之為 “ray” 係數。因為光路徑長是沿著光線方向計算的，並且光線長度在薄膜中會隨著角度增加，因此光線的相位會以 1/cos(theta) 的變化方式近似，這樣才是增加膜層相位的光路徑長時，正確表示方式。

當使用照度傳感器進行逆向模擬時，光線向各個方向發射，在某些情況下，如相機鏡頭物鏡，可能效率不高。Outputface設置可以使從傳感器出發的光線在反向傳播過程中瞄準輸出面，以提高性能。照度傳感器的此功能現在與Speos GPU逆模擬兼容。

2.2 Ansys Lumerical FDTD/RCWA：亞波長光柵設計聚焦納米級表面浮雕光柵仿真建模，是衍射波導核心器件設計關鍵： 采用嚴格耦合波分析（RCWA）與時域有限差分（FDTD）求解器，建模輸入、輸出耦合光柵衍射特性； 優化光柵核心參數，適配530nm基準波長、1.52折射率波導材料； 導出JSON光柵數據文件與.sop插件文件，以表面屬性形式接入Speos

使用3D打印技術制作測試原型只需要先掃描獲得準確的模型數據，然后，使用CAD軟件逆向建模以及設計變更，接著將模型導入切片軟件，最后用3D打印機直接將模型打印出來。

另外，我們基于Ansys Lumerical FDTD軟件及波導邊界曲線伴隨法逆向設計，優化實現了任意角度X型交叉等器件，器件體積極致縮小。

Output faces of irradiance sensor 當使用照度傳感器進行逆向模擬時，光線向各個方向發射，在某些情況下，如相機鏡頭物鏡，可能效率不高。 輸出面的設置可以使從傳感器出發的光線在反向傳播過程中瞄準輸出面，以提高性能。