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原文信息原文標(biāo)題：“基于光線場追跡的國產(chǎn)3D可視化衍射光波導(dǎo)仿真模塊研究”第一作者：覃嘉佳通訊作者：宋強(qiáng)，劉祥彪, 張善文，段輝高，周常河 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)作為新興人機(jī)交互模式，其近眼顯示領(lǐng)域中，AR 衍射光波導(dǎo)技術(shù)因輕量化、小型化等優(yōu)勢成為核心發(fā)展方向。高品質(zhì)衍射光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)優(yōu)化離不開專業(yè)仿真軟件。

AR 衍射光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)仿真與分析簡介目前 AR 衍射光波導(dǎo)發(fā)展迅速，對于衍射光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)與仿真也在整體設(shè)計(jì)中起到重要的作用。本文重點(diǎn)介紹國產(chǎn)光學(xué)軟件 OAS (Optical Advanced Software) 對 AR 衍射光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)與仿真分析，可以同時(shí)分析宏觀的幾何光線追跡和微觀衍射光柵的跨尺度仿真，分析整體系統(tǒng)的傳輸效率及成像效果。

（反射投影式）（直接顯示式）總結(jié)本案例通過 OAS 光學(xué)軟件對 AR - HUD 光波導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行全面模擬與分析，充分驗(yàn)證了光波導(dǎo)技術(shù)在解決當(dāng)前 AR - HUD 技術(shù)瓶頸方面的顯著優(yōu)勢。未來，隨著 OAS 光學(xué)軟件功能的不斷完善與光波導(dǎo)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，AR - HUD 系統(tǒng)有望實(shí)現(xiàn)更高效、更優(yōu)質(zhì)的顯示效果，推動(dòng)智能駕駛交互技術(shù)邁向新的高度。

衍射波導(dǎo)準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例簡介在現(xiàn)代光學(xué)顯示技術(shù)中，衍射光波導(dǎo)系統(tǒng)因其獨(dú)特的光學(xué)性能和緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。本案例聚焦于衍射波導(dǎo)準(zhǔn)直系統(tǒng)，旨在通過 OAS 光學(xué)軟件深入探究其光學(xué)性能，為系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供有力依據(jù)。

? 跨尺度仿真斷層，精度與效率失衡? 光柵優(yōu)化與色散分析能力不足? 雜散光分析與工藝適配不足? 行業(yè)適配性差且缺乏自主可控能力03/OAS光學(xué)軟件精準(zhǔn)規(guī)避設(shè)計(jì)陷阱 （OAS光學(xué)軟件主界面）? 跨尺度耦合仿真，平衡三大核心指標(biāo)OAS軟件集成幾何光學(xué)到波動(dòng)光學(xué)的跨尺度仿真，打通宏觀光路與微觀光柵的仿真壁壘，無需多軟件切換，實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)到納米級(jí)全尺度無縫仿真

他們結(jié)合先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法來設(shè)計(jì)具有前所未有尺寸、重量和圖像質(zhì)量優(yōu)勢的激光束掃描設(shè)備。在眾多投資者的支持下，由多學(xué)科研究人員和制造專家組成的TriLite研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了多項(xiàng)專利技術(shù)解決方案，這些解決方案正在徹底改變頭戴式顯示器。TriLite一直致力于通過新技術(shù)研發(fā)，助力客戶加快速度，將成熟的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品推向市場面向大眾。

波導(dǎo)的應(yīng)用示例波導(dǎo)（光學(xué)和非光學(xué)）的用途很多，包括： 光通信（電信） 光子集成電路（PIC） 光學(xué)傳感器 激光 干涉儀 雷達(dá) 微波和RF通信 印刷電路板（PCB） 光學(xué)電路 光發(fā)射器 太赫茲（THz）通信 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)使用的波導(dǎo)（稱為光波導(dǎo)）較大，與常規(guī)波導(dǎo)截然不同

其核心功能完整覆蓋了車燈設(shè)計(jì)、激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)、抬頭顯示器（HUD）以及內(nèi)飾氛圍照明等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了從光源、光路到分析的全鏈路仿真，從而系統(tǒng)地滿足汽車行業(yè)在智能化與個(gè)性化趨勢下的光學(xué)創(chuàng)新需求。

特別是其序列與非序列光線追跡的融合能力，使得設(shè)計(jì)師能夠在統(tǒng)一的平臺(tái)下對整個(gè)MR光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行端到端的高精度仿真，這對于加速M(fèi)R產(chǎn)品的研發(fā)周期、提升產(chǎn)品性能至關(guān)重要。</p><p><br></p><p>展望未來，隨著MR技術(shù)的進(jìn)一步成熟和普及，對光學(xué)仿真軟件的需求將更加迫切和多樣化。

衍射勻光器可用于實(shí)現(xiàn)光源均勻化，并將較窄的光束傳播到更廣泛的角度范圍內(nèi)，而不受傳統(tǒng)折射光學(xué)元件的限制，其應(yīng)用包括：機(jī)器視覺系統(tǒng)，可提供均勻的照明以實(shí)現(xiàn)更好的圖像捕獲；顯示器，可用于改善視角；閃光激光雷達(dá)，可用于將激光束均勻分布到廣闊的區(qū)域；以及掃描激光雷達(dá)，可用于控制激光光束的擴(kuò)散程度（這也被稱為擴(kuò)散角）。

點(diǎn)擊藍(lán)字 關(guān)注我們 光波導(dǎo)+超表面解決方案線下活動(dòng)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(jì)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(dòng)將于上海舉辦，助您掌握光波導(dǎo)/超表面仿真設(shè)計(jì)核心技能。

它可研究光的波長如何被吸收，以及如何與光學(xué)元件相互作用。Ansys Zemax OpticStudio光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析軟件：OpticStudio軟件可用于設(shè)計(jì)和分析光學(xué)系統(tǒng)，包括透鏡、波導(dǎo)和光子電路，以實(shí)現(xiàn)光的控制和引導(dǎo)，被廣泛用于光通信和PIC。Ansys Speos CAD集成光學(xué)和照明仿真軟件：Speos軟件可對光在真實(shí)環(huán)境中的行為表現(xiàn)進(jìn)行仿真，以幫助評(píng)估系統(tǒng)級(jí)光學(xué)性能。

Zemax：AR光學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵工具從本次天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新研究，到全球AR/VR行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，Zemax軟件始終作為關(guān)鍵光學(xué)仿真工具，為各類新型光學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、優(yōu)化提供全方位的技術(shù)支撐。

在消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，工程師可利用激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)眾多功能，如面部識(shí)別和3D映射等。盡管激光雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛而且截然不同，而“閃存激光雷達(dá)”解決方案適用于在使用固態(tài)光學(xué)元件的目標(biāo)場景中生成可檢測的點(diǎn)陣列。 憑借在針對小型封裝獲取三維空間數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢，固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)在智能手機(jī)和筆記本電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品中日益普及。

軟件光線傳播分析圖（來自原文）模塊通過粒子群算法優(yōu)化耦入光柵參數(shù)，將耦出光柵分區(qū)設(shè)計(jì)，有效提升能量分布均勻性。與國外商業(yè)軟件對比驗(yàn)證，關(guān)鍵指標(biāo)高度吻合，彰顯其可靠性與高精度。該模塊現(xiàn)已正式嵌入武漢二元科技有限公司的旗艦產(chǎn)品OAS光學(xué)軟件。該模塊已為國產(chǎn) AR 光學(xué)研發(fā)提供自主可控的高效設(shè)計(jì)工具，助力消費(fèi)級(jí) AR 設(shè)備落地，對推動(dòng)我國光學(xué)技術(shù)自主創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重要意義。

1.概述激光雷達(dá) (Laser Detection And Ranging, LADAR 或 Light Detection And Ranging, LIDAR) 區(qū)別于傳統(tǒng)的以微波和毫米波作為載波的雷達(dá)，是指以激光作為載波、以光電探測器作為接收器件、以光學(xué)鏡頭作為天線的光雷達(dá)。

OAS 在衍射波導(dǎo)仿真中的精度與效率得到驗(yàn)證，可支撐車載 AR?HUD 從概念設(shè)計(jì)到工程落地的高效迭代，助力國產(chǎn)高端車載光學(xué)顯示系統(tǒng)自主研發(fā)與性能升級(jí)。

由于不同波長光的衍射特性差異顯著，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)易出現(xiàn)色彩偏移、傳播方向偏差等問題。OAS 光學(xué)軟件憑借幾何光學(xué)與波動(dòng)光學(xué)跨尺度仿真能力，可實(shí)現(xiàn)從微觀光柵設(shè)計(jì)到宏觀系統(tǒng)性能分析的全流程覆蓋，為 RGB 波導(dǎo)設(shè)計(jì)提供高效解決方案。

本案例依托 OAS 光學(xué)軟件，針對 AR 眼鏡成像系統(tǒng)開展全流程光學(xué)仿真分析，精準(zhǔn)模擬光路傳輸特性與元件光學(xué)表現(xiàn)，量化核心性能參數(shù)與干擾因素影響規(guī)律，為 AR 眼鏡成像系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)、精準(zhǔn)的仿真依據(jù)。

本案例依托 OAS 光學(xué)軟件，針對 AR 眼鏡成像系統(tǒng)開展全流程光學(xué)仿真分析，精準(zhǔn)模擬光路傳輸特性與元件光學(xué)表現(xiàn)，量化核心性能參數(shù)與干擾因素影響規(guī)律，為 AR 眼鏡成像系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)、精準(zhǔn)的仿真依據(jù)。