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相較于傳統反射鏡式AR HUD，衍射波導型AR HUD憑借體積小巧、集成性強、適配各類車載座艙狹小空間的優勢，成為行業主流發展方向。衍射波導AR HUD融合納米級光柵微結構與宏觀投影鏡頭系統，光學鏈路復雜，傳統單一仿真軟件難以實現全鏈路性能校驗。

三維脊型光波導 光子晶體是周期性排列的不同折射率介質組成的規則光學結構。某個頻率范圍的光波不能在該結構中傳播，也就是說，光子晶體存在帶隙，可以控制光子的運動。一維、二維、三維光子晶體都可以利用COMSOL進行仿真。

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。

在這個用例中，我們使用一個具有101×101個采樣點（即角度）的棋盤格測試圖像來研究光波導的角度性能，從而得到10201個單獨的基本模擬結果。通過使用一個由5個提供41個客戶端的多核PC組成的網絡，模擬時間可以減少到大約4小時（與之前的大約43小時相比）。模擬任務1. 入射耦合周期：380 nm；光柵脊寬度：190 nm；高度：100 nm；光柵方向：0°。

在這個用例中，我們使用一個具有101×101個采樣點（即角度）的棋盤格測試圖像來研究光波導的角度性能，從而得到10201個單獨的基本模擬結果。通過使用一個由5個提供41個客戶端的多核PC組成的網絡，模擬時間可以減少到大約4小時（與之前的大約43小時相比）。 模擬任務1. 入射耦合周期：380 nm；光柵脊寬度：190 nm；高度：100 nm；光柵方向：0°。

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

使用這些圖，我們可以跟蹤脊型波導中非常復雜的行為。可以定義不同模式發生“交換”的確切點；例如，Ey11 和 Ex11（大約w_core*ewfd.k0= 2）、Ey21 和 Ex21（大約 w_core*ewfd.k0= 3.5）等。圖7. 脊型波導的色散曲線。

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）。

柔性波導由銅、黃銅或鋁制成，外層柔軟，可能包括波紋和螺旋結構，以實現柔軟性。但是，這些特性也可能會引入電阻和信號衰減。柔性波導主要有三種類型：可扭轉型、可彎曲型和可彎曲可扭轉型，它們主要用于通信和航空航天領域的微波傳輸應用。零模波導零模波導（ZMW）是光學波導，可將光導入低于光波長的小體積中。這種波導通過納米級結構（例如可減少光學觀測體積的微小孔徑）來實現這種約束。

AR&MR光波導器件的仿真研究 使用光波導元件對“HoloLens 1”型進行建模 本使用案例演示了一個簡單的“HoloLens- 1”型布局設備的建模，該設備具有一個能夠以32°×18°視場引導光線的光波導組件。

在這個用例中，我們使用一個具有101×101個采樣點（即角度）的棋盤格測試圖像來研究光波導的角度性能，從而得到10201個單獨的基本模擬結果。通過使用一個由5個提供41個客戶端的多核PC組成的網絡，模擬時間可以減少到大約4小時（與之前的大約43小時相比）。 模擬任務1. 入射耦合周期：380 nm；光柵脊寬度：190 nm；高度：100 nm；光柵方向：0°。

AR 衍射光波導的設計仿真與分析簡介目前 AR 衍射光波導發展迅速，對于衍射光波導的設計與仿真也在整體設計中起到重要的作用。本文重點介紹國產光學軟件 OAS (Optical Advanced Software) 對 AR 衍射光波導的設計與仿真分析，可以同時分析宏觀的幾何光線追跡和微觀衍射光柵的跨尺度仿真，分析整體系統的傳輸效率及成像效果。

步驟1：電學仿真在步驟1中，我們使用CHARGE求解器來仿真施加電壓偏置后鈮酸鋰（LN）脊波導中的電場分布。通過金電極以地-信號-地的配置施加電壓偏置。信號電極上施加從0V到5V的電壓，間隔為0.5V。地電極上施加的電壓保持固定在0V。所得電場結果將被用于通過Pockels效應計算LN材料中的折射率擾動。

我們通過建立一個簡單的“HoloLens 1”型（1D-1D出瞳放大器）布局模型來演示這種能力，該設備能夠在32°×18°的視場下引導光傳輸。 建模任務 光波導的工作原理 光波導使用內部全反射(TIR)來“捕獲”光波導板內的光。為此，采用光柵耦合入射和出射光，并確保滿足內部全反射條件。

我們通過建立一個簡單的“HoloLens 1”型（1D-1D出瞳放大器）布局模型來演示這種能力，該設備能夠在32°×18°的視場下引導光傳輸。 建模任務 光波導的工作原理 光波導使用內部全反射(TIR)來“捕獲”光波導板內的光。為此，采用光柵耦合入射和出射光，并確保滿足內部全反射條件。

我們通過建立一個簡單的“HoloLens 1”型（1D-1D出瞳放大器）布局模型來演示這種能力，該設備能夠在32°×18°的視場下引導光傳輸。 建模任務 光波導的工作原理 光波導使用內部全反射(TIR)來“捕獲”光波導板內的光。為此，采用光柵耦合入射和出射光，并確保滿足內部全反射條件。

BiTiO3層的頂部的非晶硅可以形成脊波導結構，可以限制橫向（x方向）的光分布。金電極觸點被放置在離非晶硅脊波導兩側1μm遠的地方。 在本案例中，我們首先使用CHARGE求解器模擬不同偏置電壓下，波導橫截面上的電場分布。然后，我們根據對應的電場分布變化來計算BiTiO3材料折射率的變化，并模擬分析出不同偏置電壓下波導的有效折射率。

同時，對鍍膜葉片的排列方式、間距等幾何參數進行精細設計，以調控光在波導板內的分束傳播路徑。仿真過程在 OAS 光學軟件中完成百葉窗波導系統的建模與參數設置后，啟動仿真計算。仿真過程嚴格遵循光的傳播理論，精確模擬光束在各光學元件中的傳輸行為。通過仿真，得到了光束在波導板內的傳輸路徑、光強分布以及通過鍍膜葉片分束后的光場特性。

</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong>● 光波導技術：</strong>光波導是實現輕薄化AR/MR眼鏡的關鍵技術之一。它通過全內反射原理將顯示器發出的圖像光線傳輸到用戶眼中。光波導的設計涉及到微納結構（如光柵、衍射光學元件DOE）的精確控制，以實現光的耦入、擴展和耦出。仿真在光波導設計中用于預測光線傳輸效率、圖像質量、雜散光等。