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八月底，熱門話題【基于 Ansys 軟件的光機熱耦合解決方案】研討會即將開啟！

02/案例描述在單光機 AR 光波導系統中，一拖二架構的核心難點在于，如何在有限的波導尺寸內實現雙目能量分離，同時保證系統的高效率與低串擾。針對這一難點，本文提出一種基于“雙耦入光柵”的單光機雙目分光方案：光機布置于鼻梁中間區域，且以一定角度向下傾斜，同時光機設置在世界側；系統通過世界側矩形光柵與眼側傾斜光柵的協同作用，構建起左右眼獨立的傳播通道。

光纖耦合效率 FRED可以分析單模和多模光纖耦合效率，并且自動計算出不同位置和角度對應的耦合效率關系。如下圖是球形透鏡光纖耦合系統和效率對位置的關系圖。對于更復雜的光纖（如漸變折射率）和光源，如果知道折射率分布和光源信息，可以定義詳細光源和腳本構建漸變折射率材料，并且軟件帶有多種類型的漸變折射率模型。

傳統設計難以準確耦合光學、結構與溫度場的相互作用，導致研發周期長、成本高。長春理工大學與東莞市宇瞳光學科技股份有限公司聯合團隊^[1]，以<strong>Zemax OpticStudio</strong>為核心工具，通過光機熱集成仿真分析，成功實現安防鏡頭熱離焦的準確預估與高效補償，相關成果發表于《應用光學》期刊（2025年第46卷第5期）。

利用 OAS 內置輕量化 CAD 核心，實現光學透鏡與機械結構的一體化建模，結合紅外光學材料特性完成材料賦值，精準控制透鏡同軸度公差≤0.001mm，避免機械結構對紅外光路的遮擋與干擾，同時構建光機熱耦合模型，模擬不同溫度環境下的結構變形影響。 參數配置 以高分辨率、寬溫域適配為核心目標，設定紅外波段光學性能參數、結構空間適配參數、極端環境適配參數。

尤其是新開發的Star模塊用于光機熱耦合分析，引入的RCWA算法計算衍射光柵耦合效率用于優化AR系統等，使得Zemax整體功能更加強大。

分析優化 采用 OAS光線/光束序列/非序列追跡，完成從投影光機到眼盒的全系統非序列仿真，生成 3D 光束傳播追跡圖，直觀呈現衍射、反射與擴瞳路徑。依托輻照度、衍射效率、視場均勻性與像質分析工具，量化輸出耦合效率、能量均勻性、色偏及 MTF 曲線，快速定位光柵參數誤差、波導缺陷與雜散光來源。

一方面，其獨特的結構特性能夠大幅減小對光機體積的需求，成為 HUD 未來發展的重要技術方向；另一方面，作為 AR 眼鏡的主流方案，光波導技術在設計與加工工藝上已趨于成熟，可將 HUD 對光機體積的需求有效轉換為對更大出光面積的需求，從而為 AR - HUD 技術的革新提供了新的可能。本案例將運用 OAS 光學軟件，深入分析光波導在 AR - HUD 系統中的應用，探索其優化設計方案。

AR眼鏡成像案例分析簡介AR 眼鏡成像系統是實現虛實融合顯示的核心載體，由微顯示光機、衍射光波導、光柵耦合器等核心元件構成，其光學性能直接決定近眼顯示的清晰度、視場角與沉浸式體驗。

AR眼鏡成像案例分析 簡介 AR 眼鏡成像系統是實現虛實融合顯示的核心載體，由微顯示光機、衍射光波導、光柵耦合器等核心元件構成，其光學性能直接決定近眼顯示的清晰度、視場角與沉浸式體驗。

美國Sigmadyne公司的SigFit軟件是光機熱耦合分析工具，可以將有限元分析得到的光學表面變形等結果文件通過多項式擬合或插值轉化為光學分析軟件的輸入文件，還可實現動態響應分析、光程差分析、設計優化、主動控制/自適應控制光學系統的促動器布局及優化等。

用于前向泵浦的來自左側激光二極管的輻射使用二向色光纖耦合器與輸入信號相結合。在有源（摻鉺）光纖之后，有第二個二向色耦合器，用于將來自第二個泵浦二極管的光反向注入。相同的耦合器還可以防止任何殘留的泵浦光到達信號輸出。 圖 1： 簡單的摻鉺光纖放大器的示意圖。兩個激光二極管 (LD) 為摻鉺光纖提供泵浦功率，使其能夠放大波長約為 1550 nm 的光。

本項目基于 OAS 光學軟件，通過幾何與波動光學跨尺度仿真、光機一體化建模及多維度性能優化，構建高性能投影物鏡方案，突破傳統設計中像差耦合、雜散光干擾等核心瓶頸。 案例設置與操作 模型構建 依托 OAS 光學元件數據庫，精準導入透鏡組、光學支架等核心組件參數，快速搭建投影物鏡完整光學模型。

ASAP 中相干場傳輸 ASAP 中建模波動光學的相關命令 · 建立相干光源 · 通過光學系統的相干場傳輸 · 計算相干場的振幅和相位 · 如何對光源建模、傳輸和場計算正確采樣 · 計算脈沖響應和光學傳遞函數 · 剪切場的確定以及其對場的影響 · 如何輸入任意場 · 如何將場耦合到光纖和波導中

性能優化通過 OAS 專項功能針對性解決傳統緊湊型望遠鏡設計痛點：針對光路折疊引發的球差、彗差耦合問題，啟用軟件像差自動校正與多配置優化算法，結合 MTF、點列圖、波前圖等分析工具，優化反射鏡面形參數與材質組合，顯著提升邊緣視場成像清晰度；針對反射元件多次反射產生的雜散光干擾，利用雜散光分析模塊識別鬼像、散射等干擾源，優化反射膜層設計并增設微型遮光結構，大幅降低眩光對成像的影響；針對體積與成像的平衡難題

</p><p>性能優化</p><p class="ql-align-justify">通過 OAS 專項功能針對性解決傳統痛點：針對像差耦合問題，啟用軟件像差自動校正與多配置優化算法，結合 MTF、波前圖分析工具，優化透鏡的面形參數與間距，將球差、彗差等綜合像差校正，MTF 值提升；針對雜散光干擾，利用雜散光分析模塊識別透鏡表面反射、鏡框散射等干擾源，優化增透膜層設計（透射率≥99.9%）并增設遮光結構

培訓信息 培訓內容：Zemax 激光光纖耦合

· SolidWorks 軟件培訓· 光機結合培訓額外優惠驚喜 ：年終活動進行中！

Ansys Zemax & Mechanical光機熱耦合分析 STAR 模塊介紹 ?

時間：5月21日， 14:00-15:00合作伙伴：上海莎益博地點：線上費用：免費點擊了解詳情 5月22日 | 仿真助力AR/VR光學設計研發簡介：面向 AR/VR 近眼顯示行業，聚焦光波導、輕薄化、光學效率、雜散光、環境穩定性等核心痛點，分享從納米級光子設計到系統級光學驗證、光機熱多物理場耦合的全流程仿真方法，結合案例講解如何縮短研發周期、降低樣機成本