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2.3 Ansys Speos：系統級集成與光學仿真分析作為仿真流程核心載體，承擔模型集成、三維場景搭建、光線追跡、性能仿真、人眼感知評估全流程工作： 無縫導入Zemax鏡頭.odx文件與Lumerical光柵JSON文件，實現跨尺度模型融合； 構建車載三維場景，包含風擋、光波導、外殼等幾何結構，還原真實裝車環境； 基于CPU/GPU并行計算，開展非序列光線追跡，輸出光譜輻照度

圖2（七芯光纖波導耦合器幾何形狀） 由于光纖耦合器中在光纖直徑相對小，間距相對小的情況下，光能量的耦合作用最佳，所以我們針對于某個較為理想尺寸下的橫截面波導進行延展得以分析，三維結構幾何建模如上圖所示。再設定的過程中我們設定光纖纖芯直徑為4.4微米，纖芯與纖芯之間的橫向距離為d/2,縱向距離為d/2*1.732。

6.三維輻射方向圖顯示提供三維輻射方向圖顯示功能，直觀查看天線等輻射體的輻射性能。7.多物理場耦合功能提供多物理場耦合功能，能精確分析電磁-熱耦合問題。三、波導微波器件仿真APP作為仿真PaaS平臺，伏圖內置的APP開發器支持用戶以無代碼化的方式便捷封裝參數化仿真模型及仿真流程，將仿真知識、專家經驗轉化為可復用的仿真APP。

</p><p>參數設置</p><p class="ql-align-justify">不同波長光的衍射效率對光柵周期、傾角敏感，需通過 OAS 軟件進行參數優化，選用鋸齒形透射光柵，基于 OAS 內置光柵模型庫搭建三維模型，定義入射光入射角為 0°。

背景介紹隨著光芯片制造工藝中套刻技術的發展和三維波導制造工藝的不斷完善，多層波導的制造工藝需求逐步被滿足，目前越來越多的研究聚焦于高折射率、小截面尺寸的波導。其中 在光通信波段具有透明窗口和低溫度敏感性，且工藝與CMOS高度兼容，其在硅光體系中得到了廣泛的應用。

（百葉窗波導的實體模型圖）（百葉窗的三維追跡圖）（百葉窗的探測器結果圖）總結本案例借助 OAS 光學軟件成功實現了對百葉窗波導系統的高精度仿真與深入分析，清晰呈現了光束在波導板內的傳輸與分束過程，驗證了 OAS 軟件在研究復雜光學結構方面的有效性與可靠性。通過仿真結果分析，為百葉窗波導的優化設計提供了具體的改進方向。

基于自修復彈性體和可拉伸人工表面等離激元超材料的新型波導相關機理如圖1所示。研究團隊基于動態亞胺鍵設計了一種兼具高強度、良好柔韌性以及室溫自修復能力的彈性體基底。與其他線性結構自修復材料不同，該基底因其自身動態三維交聯網絡結構而具有較低的蠕變性，從而保證了射頻器件形態的長期穩定性。將該基底在室溫下完全切斷后再將斷面拼接，其可在24小時內恢復至原有力學強度。

（對標波導的實體模型圖）（對標波導的三維追跡圖）（對標波導的探測器結果圖）總結本案例借助 OAS 光學軟件成功構建了對標波導的光學系統模型，詳細探究了光束在該系統中的傳輸與聚焦過程。通過對分束器不同膜層設置和光束傳輸路徑的精確模擬，清晰地呈現了各光學元件對光束性能的影響規律。

2、仿真 偏振分束器的仿真采用三維時域有限差分法（OptiFDTD），工作波長為 1550nm。在三維 OptiFDTD 中，通過有限元法（FEM）求解器進行精確的模式分析，以獲取光源注入的光模式分布（有限元法通用求解器的設置詳見表 1）。

偏振分束器的仿真采用三維時域有限差分法（OptiFDTD），工作波長為 1550nm。在三維 OptiFDTD 中，通過有限元法（FEM）求解器進行精確的模式分析，以獲取光源注入的光模式分布（有限元法通用求解器的設置詳見表 1）。

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。

仿真模型構建1.利用Rsoft軟件的RCWA功能，生成折疊光柵、出耦合光柵、入耦合光柵的雙向散射分布函數（BSDF），精準描述光柵的衍射特性；2.在Lighttools中搭建L型光柵波導的三維模型，導入Rsoft生成的BSDF文件，設置波導的全內反射（TIR）條件，模擬光在波導中的傳播、耦合、出瞳擴展過程；3.考慮光的偏振特性，采用9點法評價眼動范圍均勻性：在16mm×12mm的眼動范圍內均勻選取

基于三維錐形波導的端面耦合器典型的錐形僅在縱向和橫向尺寸上具有錐形輪廓，而錐形的厚度保持恒定。然而，可以通過三維錐形來傳輸來自光纖的光，如圖8所示。三維錐形以其寬端對準光纖，其在結構尺寸方面與光纖芯相當。然后，它開始在垂直和水平維度上逐漸變細，以與硅波導連接。通常，三維錐體可以分為兩種主要類型：一種是純硅基3D錐體，另一種是其他類型中間材料輔助的3D錐體。

在分析任意一個三維波導結構時，了解在給定的頻率下允許傳播哪些類型的電磁波非常重要。波態是由在波導的二維橫向截面上被激發的共振模式決定的。模式可以由全局復值傳播常數和電場的所有三個分量的空間分布（也稱作振型）完全描述。具有恒定橫截面的波導中的傳輸機制可以完全基于這些電磁特性來定義。我們還可以利用這些信息對更復雜結構中的散射特性進行頻域研究。

例如：在一個一維波導中，光在從A端口往B端口傳播過程中，一旦碰到障礙物，一部分光就會發生背向散射，返回到A端口。在這個波導中，無論光是從A到B方向傳播，還是從B到A方向傳播，都是物理條件所允許的。我們設想，是否存在這樣一種單向波導，它只允許光沿著從A到B端口方向傳播，而從B到A方向傳播完全禁止？

基于三維錐形波導的端面耦合器典型的錐形僅在縱向和橫向尺寸上具有錐形輪廓，而錐形的厚度保持恒定。然而，可以通過三維錐形來傳輸來自光纖的光，如圖8所示。三維錐形以其寬端對準光纖，其在結構尺寸方面與光纖芯相當。然后，它開始在垂直和水平維度上逐漸變細，以與硅波導連接。通常，三維錐體可以分為兩種主要類型：一種是純硅基3D錐體，另一種是其他類型中間材料輔助的3D錐體。

摘要 目前，大多數創新的增強和混合現實設備都是基于光波導或波導配置，并結合微觀結構來耦合光的進入和輸出。VirtualLab Fusion技術能夠通過應用我們獨特的物理光學方法對這些器件進行詳細的建模，其中包括所有感興趣的影響因素（如相干性、偏振和衍射）。

摘要 目前，大多數創新的增強和混合現實設備都是基于光波導或波導配置，并結合微觀結構來耦合光的進入和輸出。VirtualLab Fusion技術能夠通過應用我們獨特的物理光學方法對這些器件進行詳細的建模，其中包括所有感興趣的影響因素（如相干性、偏振和衍射）。

摘要 目前，大多數創新的增強和混合現實設備都是基于光波導或波導配置，并結合微觀結構來耦合光的進入和輸出。VirtualLab Fusion技術能夠通過應用我們獨特的物理光學方法對這些器件進行詳細的建模，其中包括所有感興趣的影響因素（如相干性、偏振和衍射）。

仿真方法采用三維有限差分光束傳輸法對MWS和PLC模式（解）復用器進行了數值模擬。在ANSYS Lumerical FDE求解器中計算MWS-FMF和SSC-PLC的重疊耦合損耗。利用三維時域有限差分法（3D-FDTD）計算了SSC與石英單模波導之間的總耦合損耗。