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隨著最近的技術(shù)進(jìn)步，使用能夠重現(xiàn)某些所需的新興特性的亞波長結(jié)構(gòu)的部件的制造已成為越來越多的應(yīng)用的可能。這些所謂的超材料的模擬技術(shù)有其自身的挑戰(zhàn)，主要是由于納米級的結(jié)構(gòu)和高折射率對比。光學(xué)建模和設(shè)計軟件VirtualLab Fusion在單一平臺上提供的極其靈活且可以交互的建模技術(shù)，使我們在該場景下也可以調(diào)整仿真的速度-精度平衡，以獲得盡可能快的、并且準(zhǔn)確的所需結(jié)果。

隨著最近的技術(shù)進(jìn)步，使用能夠重現(xiàn)某些所需的新興特性的亞波長結(jié)構(gòu)的部件的制造已成為越來越多的應(yīng)用的可能。這些所謂的超材料的模擬技術(shù)有其自身的挑戰(zhàn)，主要是由于納米級的結(jié)構(gòu)和高折射率對比。光學(xué)建模和設(shè)計軟件VirtualLab Fusion在單一平臺上提供的極其靈活且可以交互的建模技術(shù)，使我們在該場景下也可以調(diào)整仿真的速度-精度平衡，以獲得盡可能快的、并且準(zhǔn)確的所需結(jié)果。

隨著最近的技術(shù)進(jìn)步，使用能夠重現(xiàn)某些所需的新興特性的亞波長結(jié)構(gòu)的部件的制造已成為越來越多的應(yīng)用的可能。這些所謂的超材料的模擬技術(shù)有其自身的挑戰(zhàn)，主要是由于納米級的結(jié)構(gòu)和高折射率對比。光學(xué)建模和設(shè)計軟件VirtualLab Fusion在單一平臺上提供的極其靈活且可以交互的建模技術(shù)，使我們在該場景下也可以調(diào)整仿真的速度-精度平衡，以獲得盡可能快的、并且準(zhǔn)確的所需結(jié)果。

而通過特定設(shè)計的多層超表面，可有效替代傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)：例如將多個特殊設(shè)計的超表面集成，能夠?qū)崿F(xiàn)微分計算、邊緣提取等功能；采用結(jié)構(gòu)連續(xù)化的三維超表面，則可完成光譜與偏振的分類處理。 多層超表面（來自原文）值得注意的是，超表面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)往往需要通過逆向設(shè)計與優(yōu)化算法獲取，而其緊密的層間間隔與單元間耦合效應(yīng)，要求建立高精度的全波仿真模型。

光學(xué)超表面（MS）是一種新型的平面光學(xué)元件，由于其緊湊性、多功能性以及設(shè)備集成性的優(yōu)點，正深刻變革著光學(xué)設(shè)計領(lǐng)域。本期文章將介紹現(xiàn)有的用于超表面檢測的光學(xué)計量技術(shù)，包括振幅、偏振、定量相位測量以及疊層成像等 ，最后討論了超表面在光學(xué)計量中的應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢。引言過去十年間，平面結(jié)構(gòu)化光學(xué)界面（即超表面）發(fā)展迅猛。

（a）元表面的結(jié)構(gòu)；（b）所設(shè)計的PB超表面的梯度相位；（c）制造的超穎表面的SEM圖像；（d）和（e）用于測量光學(xué)傳遞函數(shù)和進(jìn)行高斯基模高階導(dǎo)數(shù)的實驗裝置實驗驗證：五階微分與超分辨率成像1.五階微分實驗研究團(tuán)隊制備了硅基PB超表面（單元結(jié)構(gòu)為197×95×600 nm的納米柱），并在實驗中成功實現(xiàn)了一階至五階微分。

先進(jìn)的衍射光學(xué)元件作為新一代光學(xué)技術(shù)的代表，新型先進(jìn)的衍射光學(xué)元件方興未艾，比肩業(yè)內(nèi)成熟的DOE產(chǎn)品。這些先進(jìn)的衍射光學(xué)元件使用納米壓印和光刻等先進(jìn)半導(dǎo)體制造技術(shù)創(chuàng)建而成。當(dāng)今最重要的兩種先進(jìn)DOE是用于光子集成電路（PIC）的超透鏡和光柵耦合器。超透鏡超透鏡由分布在基板上的數(shù)百萬個元原子（具有不同形狀和大小的納米級結(jié)構(gòu)）組成，以形成透鏡。

在這篇文章中，我們簡要介紹了使用 OpticStudio 設(shè)計衍射光學(xué)元件（DOE）和超透鏡（metalens）的過程。我們討論了相位面和局部光柵的概念。附件中還提供了一些有用的DLLs，以支持特殊的 DOE 或 metalens 設(shè)計方法。（聯(lián)系我們獲取文章附件） 本文討論了衍射光學(xué)元件（DOE）和超透鏡（metalens）的設(shè)計過程。

在超透鏡建模和設(shè)計領(lǐng)域，深入理解矩陣的值至關(guān)重要。這些知識橫跨參數(shù)空間、方向域和波長范圍。我們希望強(qiáng)調(diào)的是，任何在光學(xué)軟件領(lǐng)域中沒有使用完整建模矩陣來涵蓋必要的結(jié)構(gòu)參數(shù)、方向和波長范圍的方法，都不具備足夠先進(jìn)的能力來提供研究平面光學(xué)潛力所需的工具。因此，我們在參數(shù)空間內(nèi)計算選定類型的超透鏡單元結(jié)構(gòu)、相關(guān)方向域和應(yīng)用波長范圍的所有矩陣值。

結(jié)果顯示，該超表面望遠(yuǎn)鏡能夠?qū)崿F(xiàn) 150 微米分辨率的成像，驗證了設(shè)計的可行性和有效性。超表面單元結(jié)構(gòu)示意圖（來自原文）研究成果的意義與展望相較于傳統(tǒng)卡塞格林望遠(yuǎn)鏡，平面超透鏡的應(yīng)用極大地簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時為光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計帶來了更多可能性。

點擊藍(lán)字 關(guān)注我們 光波導(dǎo)+超表面解決方案線下活動當(dāng)下，AR/VR、光通信、超透鏡、微納成像等領(lǐng)域飛速發(fā)展，光波導(dǎo)作為 AR 顯示核心、超表面作為光學(xué)系統(tǒng)小型化關(guān)鍵，設(shè)計與仿真難度陡增。2026年5月15日，OAS 光學(xué)軟件光波導(dǎo)仿真 + 超表面仿真解決方案線下活動將于上海舉辦，助您掌握光波導(dǎo)/超表面仿真設(shè)計核心技能。

在光學(xué)領(lǐng)域，光學(xué)超表面可通過亞波長微結(jié)構(gòu)對光的偏振、相位、振幅等進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，為光學(xué)系統(tǒng)的小型化與集成化提供了新途徑。 OAS 光學(xué)軟件具備強(qiáng)大的超表面功能，能助力科研人員與工程師便捷高效地進(jìn)行超表面相關(guān)設(shè)計與分析，其智能且方便的特性，極大地提升了超表面設(shè)計工作的效率與質(zhì)量 。

衍射光學(xué)元件設(shè)計與優(yōu)化 3. 周期性微納結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計4.超表面微納結(jié)構(gòu) 下午 2. 衍射光學(xué)元件設(shè)計與優(yōu)化3. 周期性微納結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 5. 微納加工工藝方案6.

課程涵蓋的光柵示例既有表面型光柵，也有全息型體光柵，例如傾斜光柵、閃耀光柵、用于光學(xué)超透鏡的Nanopillar結(jié)構(gòu)等。此外還會介紹超表面的設(shè)計和參數(shù)優(yōu)化和大角度超光柵仿真。該課程無需軟件基礎(chǔ)。

AI與超表面制造案例（來自原文）針對最常見的幾何形狀變形和設(shè)計布局偏差，研究人員基于深度學(xué)習(xí)開發(fā)了超表面性能預(yù)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠評估透過率和衍射效率隨結(jié)構(gòu)變化的趨勢，進(jìn)而找到對變化不敏感的結(jié)構(gòu)（類似于傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計中 “公差靈敏度” 低的結(jié)構(gòu)）。此外，還可以基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN），篩選出適宜加工的超表面單元。

3d光學(xué)輪廓儀：超光滑透明微光學(xué)器件測量的利器 3d光學(xué)輪廓儀用于測量微光學(xué)器件應(yīng)用案例 為獲得更好的光學(xué)處理效果，需對玻璃或樹脂等光學(xué)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行微納工藝加工，如時下流行的投影儀中勻光用的激光擴(kuò)散片，還有各類組成特殊圖案的衍射元件，工業(yè)用光柵、特殊目的的光學(xué)器件。

為了滿足實際應(yīng)用的要求，實現(xiàn)PRC材料冷卻效率的超快和穩(wěn)定按需控制是極其必要的，但具有挑戰(zhàn)性。 聚合物分散液晶(PDLC)內(nèi)部呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，通過電場能夠?qū)σ壕⒌闻c聚合物基質(zhì)間的折射率匹配性進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)薄膜光學(xué)性能變化。由于制備簡單且成本低，PDLC在動態(tài)光學(xué)調(diào)節(jié)窗、建筑墻壁、投影屏幕等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

超構(gòu)元件的相位設(shè)計及器件表征（來自原文）? 結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級：三層級聯(lián)的超構(gòu)元件整體厚度僅處于微米量級，與傳統(tǒng)光學(xué)元件相比，在體積和重量上實現(xiàn)了量級上的縮減，為 AR 設(shè)備的輕薄化設(shè)計提供了全新可能。

該技術(shù)需依賴復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，此前文獻(xiàn)中已提及超表面在激光雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用可實現(xiàn)體積縮減。</p><p><strong>3.結(jié)構(gòu)光技術(shù)：</strong>伴隨衍射光學(xué)的發(fā)展，該技術(shù)可無需機(jī)械掃描直接在空間生成隨機(jī)點陣，有效彌補(bǔ)純視覺與激光雷達(dá)的技術(shù)短板。但當(dāng)前結(jié)構(gòu)光技術(shù)仍面臨系統(tǒng)厚度大、視場角小的關(guān)鍵問題。

1.1 相位 -> 微結(jié)構(gòu) -> 實驗驗證在這一過程中，用戶首先將DOE/metalens等效為其對應(yīng)的相位面來在OpticStudio中用光線追跡的方法進(jìn)行設(shè)計。然后根據(jù)得到的相位分布來設(shè)計微結(jié)構(gòu)。圖1顯示了該過程的流程圖。該圖不包括設(shè)計的細(xì)節(jié)，例如，微結(jié)構(gòu)可以是傳統(tǒng)閃耀光柵或現(xiàn)代超透鏡。根據(jù)微結(jié)構(gòu)的類型，所需的設(shè)計和制造方法可能非常不同。