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對于衍射光柵，下面會先用較少的入射光條件，分別對RCWA方法與FDTD方法流程做一個介紹，并說明設定的區別與結果比較。 衍射光柵（RCWA方法） 在 LSWM 中，FSP檔案只需要幾何對象和FDTD仿真區域，其中RCWA求解的x和y范圍（相當于光柵周期）將從FDTD仿真區域定義。

在此步驟中，我們認為光柵已經優化。有關更多詳細信息，請參閱文章 Lumerical 針對 Grating coupler 的仿真分析方法。光從波導注入并從光柵出射。FDTD 求解器的仿真區域設置為覆蓋光與光柵相互作用的區域，并在出光的位置上方放置一個監視器。計算場并導出為 ZBF 格式 打開并運行腳本 ZBF Export.lsf。

03 運行和結果在FDTD中打開并運行仿真文件(diffraction_grating_FDTD.fsp.)，然后打開并運行腳本文件(diffraction_grating_FDTD.lsf.)光柵階數與波長下圖顯示了光柵在不同波長支持的透射/反射階數。可以注意到： 光柵在更短波長支持更多的衍射級次。 反射比透射顯示更多的光柵階數。

與 STACK 求解器不同，RCWA 求解器適用于具有層幾何形狀周期性變化的結構，例如光子晶體和衍射光柵。由于仿真時間通常遠短于 FDTD，RCWA 求解器是分析這類周期性結構的理想工具。RCWA 方法原理RCWA 方法是一種用于求解多層結構中麥克斯韋方程的半解析技術。在該方法中，結構沿傳播方向被劃分為一系列均勻的層。

在此步驟中，我們認為光柵已經優化。有關更多詳細信息，請參閱文章 Ansys Lumerical｜針對 Grating coupler 的仿真分析方法。光從波導注入并從光柵出射。FDTD 求解器的仿真區域設置為覆蓋光與光柵相互作用的區域，并在出光的位置上方放置一個監視器。計算場并導出為 ZBF 格式 打開并運行腳本 ZBF Export.lsf。

</p><p><strong>體全息光柵的仿真</strong></p><p><strong>功能描述</strong>：在RCWA中用于仿真體全息光柵的新層重復功能。</p><p><strong>問題解決</strong>：針對AR/VR和平視顯示應用的全息光柵的快速多層仿真。</p><p><strong>目標受眾</strong>：使用FDTD、RCWA或STACK求解器的所有人。

圖1 光柵結構及斯格明子形狀與位置示意圖 結構設計仿真模型基于均勻銀（Ag）薄膜構建，在薄膜上刻蝕三條鏤空線圍成正六邊形狹縫。采用 FDTD 軟件完成建模，設置六個偏振方向不同的線偏振高斯光源，分別對應照射六組金屬狹縫，搭建完整的仿真測試體系。

高效光柵耦合器：在大帶寬下效率高于90%的耦合器采用 FDTD 設計，使用更復雜的光柵和混合2/3D優化策略。 參考文獻 1、基本光柵耦合器設計 ：D. Taillaert，F. Van Laere，M. Ayre，W. Bogaerts，D. Van Thourhout，P. Bienstman和R.

其相應套件包括以下工具：FDTD、MODE、STACK、CHARGE/HEAT、DGTD/FEEM、MQW、INTERCONNECT和CMLC。

</p><p><strong>參考流程：</strong></p><p class="ql-align-justify"><strong>步驟1：使用Lumerical進行尺寸參數設計</strong></p><p>使用Ansys Lumerical中的FDTD求解器計算光柵輸出端的電場。

周期性和結構的變化會改變光柵的衍射效率和衍射級次，這有助于在調控光線時實現更好的控制。使用Ansys Lumerical FDTD軟件中的嚴格耦合波分析（RCWA）求解器，對2D刻劃光柵的透射特性進行仿真體積全息光柵是通過在感光材料中記錄全息圖案制造而成的。首先，感光材料（即聚合物或玻璃）暴露于由兩個相干激光束產生的干涉圖案中，這就形成了基板材料中折射率的三維調制。

圖5 仿真工作流程參考流程：步驟1：使用Lumerical進行尺寸參數設計使用Ansys Lumerical中的FDTD求解器計算光柵輸出端的電場。然后將結果導出到.zbf文件中。步驟2：使用Zemax進行宏觀設計將步驟1中的.zbf文件導入OpticStudio，并使用光束屬性將光進一步傳播到光學系統中。

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。

簡介此前，OpticStudio 為一維光柵仿真提供了一維 RCWA 插件。本文介紹了一種類似但功能強大得多的工作流程，該流程基于 Zemax OpticStudio 與 Lumerical RCWA 之間的動態鏈接。在這一工作流程中，設計人員在 Zemax OpticStudio 中構建宏觀光學系統，并在 Lumerical 中構建光柵的微結構。兩款軟件中的仿真可無縫連接。

首先，我們使用Lumerical構建光柵模型并使用RCWA進行仿真。其次，我們在OpticStudio中構建完整的出瞳擴展系統，并動態鏈接到Lumerical以集成精確的光柵模型。最后，optiSLang用于通過修改光柵模型來全面控制系統級優化，以實現整個出瞳擴展系統所需的光學性能。

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果。

簡介 本文提出并演示了一種以二維光柵耦出的光瞳擴展（EPE）系統優化和公差分析的仿真方法。 在這個工作流程中，我們將使用3個軟件進行不同的工作 ，以實現優化系統的大目標。首先，我們使用 Lumerical 構建光柵模型并使用 RCWA 進行仿真。其次，我們在 OpticStudio 中構建完整的出瞳擴展系統，并動態鏈接到 Lumerical 以集成精確的光柵模型。

介紹在此工作流程中，設計人員首先在Lumerical FDTD或RCWA中模擬光柵，然后將數據導出到擴展名為json的文件。在OpticStudio中，用戶可以導入這些數據，以精確模擬在整個宏觀系統中的光柵特性。許可證要求此靜態鏈接工作流需要從Lumerical生成數據并導入到OpticStudio中。這兩個軟件單獨工作，不需要在同一臺電腦上。

附件下載聯系工作人員獲取附件本文演示了一種仿真方法，并舉例說明了使用一維光柵的出瞳擴張器（EPE）系統的優化示例。在此工作流程中，我們使用 Lumerical 構建光柵模型，并使用 RCWA 求解器模擬其響應。完整的EPE系統內置于OpticStudio中，并與Lumerical動態鏈接，以集成精確的光柵模型。

介紹在此工作流程中，設計人員首先在Lumerical FDTD或RCWA中模擬光柵，然后將數據導出到擴展名為json的文件。在OpticStudio中，用戶可以導入這些數據，以精確模擬在整個宏觀系統中的光柵特性。示例本文提供了8個示例供用戶參考。第一個示例是用于演示如何建立光柵的簡單光柵。