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基于Simdroid多物理場仿真平臺開發的仿真APP，可以實現波導轉換結構的快速設計與分析，提取相關性能參數，提高產品研發效率。二、仿真APP解決方案本方案以微帶-共面波導轉換器為例，介紹波導轉換器件的分析過程和仿真APP制作方法，并基于仿真APP完成器件的尺寸設計。1、仿真流程搭建1）參數化建模。建立波導模型，將其關鍵設計尺寸參數化。圖 4 波導轉換器2）材料參數設定。

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

矩形波導濾波器仿真本APP可以對加載介質塊的波導濾波器進行設計仿真，用戶可通過修改波導參數、介質塊參數，快速得到仿真結果，同時可查看器件的電場、磁場分布以及器件參數。

現實當中電光調制器種類繁多，諸如鈮酸鋰基的電光調制器、硅基的電光調制器、基于等離子共振色散的電光調制器等等。然而，這些調制器原理不一樣，這造就了分析調制器的原理和方法不能放之四海而皆準，必然是針對具體問題要采用特定的方法和技巧。考慮到硅基電光調制器的成熟工藝，下文將展現仿真硅基電光調制的整個流程。后面若有機會再分享鈮酸鋰基電光調制器和基于等離子共振色散的電光調制器。

1.2 行業研發仿真痛點衍射波導AR HUD跨尺度光學特性顯著，納米級光柵結構與宏觀鏡頭、風擋、波導結構相互耦合，研發過程面臨多重仿真難題： 跨尺度仿真割裂：納米光柵衍射特性與宏觀鏡頭光路無法同步建模分析； 多部件協同難：投影鏡頭、耦合光柵、光波導、車載風擋的光學匹配難以校驗； 真實場景適配弱：無法模擬日光干擾、環境路況、人眼實際視覺感知效果； 性能量化缺失：視場角

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。

4.使用亮度探測器，以display光源入射系統評估最終特定視場下的亮度結果，收集系統的亮度信息，使用inverse仿真計算，打開XMP結果，系統顯示圖像信息內容。當然在仿真過程中，Speos支持加入場景環境光，使得系統的環境信息和顯示信息全部疊加到用戶的視野上。

圖2：微環調制器結構示意圖 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結的硅基微環電光調制器，微環部分由p-i-n脊形波導構成，中間部分由本征硅作為波導，兩邊分別為p型和n型重摻雜區域，通過載流子注入機制實現電壓對載流子濃度的調制。

2.在Lumerical中的光柵設計，本例中基于波導的AR系統依靠衍射光柵來控制光束在波導中的傳播。利用RCWA求解器模擬了光柵的周期波長尺度結構，將耦合光柵、出耦合光柵和擴展光柵的衍射屬性保存在JSON數據文件中，該文件充分描述了所有入射角和波長的結構，并且作為表面屬性導入Speos，用以在光線在計算中模擬亞波長結構的屬性，用于Speos系統級研究。

Lumerical是目前市場上專業的模擬光學仿真和硅基光電子設計軟件，提供了強大的設計環境，能夠為光子設計師提供具有創造性，高精確度和成本效益的設計解決方案，幫助設計師開發下一代微納尺度光子技術。本在線直播培訓課程將從各個論文中的案例出發，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構進行建模和仿真演示，完成對軟件的操作、分析及設計流程。

Lett. 28, 1302-1304 (2003); 3D FDTD仿真要模擬的關鍵部件是來自參考文獻[1]的線性錐形硅波導（160 nm至500 nm寬度變化超過100 um長度，250 nm高度），它埋在二氧化硅波導中（注意：使用的尺寸減小了（1.5 umx1.5 umx105 um），以便達到更快的模擬時間）? 為了精確模擬線性錐形硅波導，錐形的網格尺寸應該要設置密度大一些

Lett. 28, 1302-1304 (2003);3D FDTD仿真要模擬的關鍵部件是來自參考文獻[1]的線性錐形硅波導（160 nm至500 nm寬度變化超過100 um長度，250 nm高度），它埋在二氧化硅波導中（注意：使用的尺寸減小了（1.5 umx1.5 umx105 um），以便達到更快的模擬時間）□ 了精確模擬線性錐形硅波導，錐形的網格尺寸應該要設置密度大一些

：第一部分Ansys Zemax | 如何設計單透鏡 第一部分：設置Ansys Zemax | 如何使用漸暈系數Ansys Zemax | 抬頭顯示器設計：從 OpticStudio 至 SPEOSAnsys Zemax | HUD 設計實例Ansys Lumerical | 針對 Grating coupler 的仿真分析方法歡迎掃碼添加宇熠工作人員微信

?光源在時域中設置為CW（ = 1.55 um），在空間域上設置為高斯橫向分布，并且位于二氧化硅波導的硅紙尖端。注意：模擬時間應足夠長，以確保穩態結果 仿真結果 頂視圖展示了錐形硅波導的有效耦合。

Lett. 28, 1302-1304 (2003); 3D FDTD仿真 要模擬的關鍵部件是來自參考文獻[1]的線性錐形硅波導（160 nm至500 nm寬度變化超過100 um長度，250 nm高度），它埋在二氧化硅波導中（注意：使用的尺寸減小了（1.5 umx1.5 umx105 um），以便達到更快的模擬時間） ? 為了精確模擬線性錐形硅波導

圖1 雙芯波導建模圖通過仿真得到如圖2所示的雙芯波導的縱向功率分布圖，波長為1310nm到1550nm的光源從波導的一個芯輸入，通過仿真可以看出雙芯波導的能量從一根耦合到另一根。

Lett. 28, 1302-1304 (2003); 3D FDTD仿真 要模擬的關鍵部件是來自參考文獻[1]的線性錐形硅波導（160 nm至500 nm寬度變化超過100 um長度，250 nm高度），它埋在二氧化硅波導中（注意：使用的尺寸減小了（1.5 umx1.5 umx105 um），以便達到更快的模擬時間） ? 為了精確模擬線性錐形硅波導

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、量產友好，成為主流方案，代表產品包括 HoloLens 2、Magic Leap 2及國產AI眼鏡。? 光通信與光子集成：硅基光波導用于光開關、分束器、波分復用器，支撐數據中心光互連、800G/1.6T光模塊升級。

從事硅基光電子學研究二十余年，研制出硅基和氮化硅基陣列波導光柵波分復用器件，性能達到國際領先水平。承擔863計劃、國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目10余項，發表SCI論文60余篇，申請發明專利10余項。獲得教育部自然科學獎一等獎，排名第四。目前擔任中法PHOTONET光電子國際合作研究網絡中方聯絡人、《半導體光電》期刊編委。