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Lumerical RCWA 或 FDTD 來模擬衍射光柵；3.Speos 生成光輻射圖和人眼感知仿真結(jié)果。

2.光柵可以將光衍射成具有特定不同方向的幾束光束。為了探究光柵對光傳播的影響，可以使用交互式模擬，使光線從光源通過光學系統(tǒng)的傳播可視化。 3.可以通過照度傳感器收集射線并分析均勻性，傳感器允許計算光的輻照度(W/m2)或照度(Lux)。通過模擬結(jié)果，可以在波導的輸出耦合區(qū)域探索來自520nm均勻顯示源的輻照度。模擬完成后，雙擊XMP打開輻照度圖，并檢查均勻性。

本期是Lumerical系列中無源器件專題-端面耦合器第二期。本期主要基于一種十字型異質(zhì)多芯波導的端面耦合器進行詳盡分析，并通過Ansys Lumerical MODE模塊中的FDE Solver 和EME Solver，對波導的寬度和波導之間的距離以及劈尖波導的長度和相對位置進行優(yōu)化，最終實現(xiàn)了與高數(shù)值孔徑光纖（HNAF）的高效率耦合。

圖2：微環(huán)調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖 圖3：在Lumerical CHARGE中進行電學仿真如圖2、3為一個一個基于p-i-n結(jié)的硅基微環(huán)電光調(diào)制器，微環(huán)部分由p-i-n脊形波導構(gòu)成，中間部分由本征硅作為波導，兩邊分別為p型和n型重摻雜區(qū)域，通過載流子注入機制實現(xiàn)電壓對載流子濃度的調(diào)制。

衍射光波導可以改變光信息傳播的方向和能量，進而引導光信息從波導內(nèi)部傳輸?shù)饺搜?，其核心和難點在于出瞳處均勻的復制N次入射光瞳，使出瞳面積/出光面積大幅度增大。這種設(shè)計極大的優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得AR光學成像系統(tǒng)體積急劇縮小，引起產(chǎn)業(yè)矚目?；诖?，Ansys將于8月20日推出「衍射光波導的HUD聯(lián)合工作流」主題網(wǎng)絡研討會。

老師針對大家關(guān)心的 Zemax OpticStudio 在這兩類衍射光波導課題上可提供的解決方案進行了介紹，也對大家常常涉及到的問題進行了解答。 本次研討會讓主講老師與參會人員進行了深入的對話與交流，增進了對會議主題的深刻認識，也對如何使用 Zemax OpticStudio 設(shè)計AR衍射光波導有了更深的理解和思考。

從外部激光器引入額外的光輸入會增加芯片封裝的復雜性，添加III-V、SiN或LNO的集成有源光源大大增加了制造的復雜性和成本。通過非線性諧波相互作用產(chǎn)生的光源不需要額外的制造步驟來產(chǎn)生增益、反饋和外部電路。在下面的例子中，我們展示了鈮酸鋰波導的頻率轉(zhuǎn)換。步驟1：計算參考模式為了進行溫度和波長掃描，我們需要先找到參考模式。

Lumerical是目前市場上專業(yè)的模擬光學仿真和硅基光電子設(shè)計軟件，提供了強大的設(shè)計環(huán)境，能夠為光子設(shè)計師提供具有創(chuàng)造性，高精確度和成本效益的設(shè)計解決方案，幫助設(shè)計師開發(fā)下一代微納尺度光子技術(shù)。本在線直播培訓課程將從各個論文中的案例出發(fā)，針對FDTD和MODE兩套仿真軟件作深入淺出的介紹，并從腳本和可視化界面對結(jié)構(gòu)進行建模和仿真演示，完成對軟件的操作、分析及設(shè)計流程。

2.2FDTD仿真方法與結(jié)構(gòu)設(shè)計研究采用3D時域有限差分（FDTD）電磁仿真技術(shù)（Ansys Lumerical FDTD模擬套件）作為主要研究工具，該方法能夠精確求解麥克斯韋方程組，捕捉亞波長尺度的電磁場分布，特別適合處理多層薄膜結(jié)構(gòu)中的光干涉和外耦合效率。

亦或者可以采用陣列的方式來進行操作，進而得到六邊形分布的七芯光波導陣列形式。圖3 監(jiān)測模擬配置由于在監(jiān)測過程中我們需要對每個纖芯波導進行實時監(jiān)控，因此在檢測路徑中選取四種不同的檢測路徑，在包層環(huán)境背景折射率下以纖芯基本模式LP01模式作為監(jiān)測光源進行配置，且其尺寸大小與纖芯波導尺寸大小相等。

為表征光學與靜態(tài)電光性能，我們制備了片上光柵耦合器，通過光纖將光耦合至器件。由于帶隙附近的群速度色散效應，該器件的片上損耗具有波長依賴性。圖2器件表征與靜態(tài)電光性能。a)含波導與電極的器件光學顯微鏡照片。b)慢光波導與電極的掃描電子顯微鏡圖像。c)帶矩形空氣孔的慢光波導放大SEM照片。d)MZM的透射光譜。

此用例展示了如何使用連續(xù)變化的填充因子值優(yōu)化波導來獲得足夠的均勻性。 任務描述 光波導組件 使用波導組件，可以輕松定義具有復雜形狀區(qū)域的波導系統(tǒng)。 此外，這些區(qū)域可以配備理想化或真實的光柵結(jié)構(gòu)，以充當耦入元件、耦出元件或出瞳擴展元件。

為填補國內(nèi)空白，本研究團隊研發(fā)了完全自主可控的 3D 可視化衍射光波導仿真模塊，覆蓋 k 域分析、光波導仿真與優(yōu)化全過程，可納入微投影光機和人眼模型實現(xiàn)全維度仿真。

該等離子體-TFLN技術(shù)兼容更先進的IQ調(diào)制方案，可用于相干光通信系統(tǒng)中的先進調(diào)制格式信號傳輸；同時適用于多維復用器件，能充分發(fā)揮緊湊布局優(yōu)勢，構(gòu)建高容量、高密度集成光信號生成與處理系統(tǒng)。Ansys Lumerical軟件試用申請，歡迎聯(lián)系深圳市摩爾芯創(chuàng)。參考文獻1.J. Zhao, Y. Wang, X.

您可以在以下位置找到有關(guān)如何設(shè)置的更多信息： 如何使用真實光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置一個波導 均勻性探測器 均勻性探測器評估局部區(qū)域內(nèi)（稱為光瞳）的能量強度。每個光瞳由其大小定義(???? × ????) ，其可以設(shè)置為橢圓形或矩形。

光波導結(jié)構(gòu) 使用光波導組件及其靈活的區(qū)域定義，可以在VirtualLab Fusion中設(shè)置帶有耦合光柵的光波導。 隨著增強現(xiàn)實和混合現(xiàn)實(AR&MR)領(lǐng)域新技術(shù)的出現(xiàn)，使光學光波導越來越受歡迎。為了對此類結(jié)構(gòu)進行建模和設(shè)計，VirtualLab Fusion使用其強大的光波導工具箱，該工具箱允許靈活定義整體結(jié)構(gòu)以及內(nèi)外耦合器的不同區(qū)域。

1.AR 衍射光波導系統(tǒng)下圖為 AR 衍射光波導系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)視圖，包括一維光柵光波導和二維光柵光波導，從波導的法向方向查看，對于一維光柵波導，入射光通過耦入光柵耦入進波導進行全反射的傳播，然后通過轉(zhuǎn)向光柵改變光在波導中的傳播方向并進行擴瞳，最后通過耦出光柵將波導的光耦出到人眼并進行成像。

AR系統(tǒng)通常使用全息圖將光耦合到波導中，從而將光從顯示引擎?zhèn)鬏數(shù)脚宕髡叩难劬?。本文演示了如何?OpticStudio 中使用全息圖表面作為平面波導結(jié)構(gòu)內(nèi)的耦合器。(聯(lián)系我們獲取文章附件) 推薦閱讀第二部分：ZEMAX | 模擬 AR 系統(tǒng)中的全息光波導：第二部分 簡介 增強現(xiàn)實 (AR) 是一種將在屏幕上的虛擬世界與現(xiàn)實世界的場景結(jié)合并交互的技術(shù)。

Lumerical FDTD 窗口會自動建立鏈接，隨后 3D Layout 將如下圖所示： 如果進行光線追跡，我們可以在探測器中看到如下所示的結(jié)果： 此外，在附件文件中，用戶還可以找到更多應用示例，包括 AR 波導、Flash LiDAR 以及曲面上的光柵。

核心應用場景包括：? AR/VR 顯示（主力）：消費級 AR 眼鏡滲透率超25%，衍射光波導因輕薄、高透光率、量產(chǎn)友好，成為主流方案，代表產(chǎn)品包括 HoloLens 2、Magic Leap 2及國產(chǎn)AI眼鏡。? 光通信與光子集成：硅基光波導用于光開關(guān)、分束器、波分復用器，支撐數(shù)據(jù)中心光互連、800G/1.6T光模塊升級。