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你可以看到，如果没有相位包裹，透镜引入的相位将具有平滑的形状，并且采样良好。（在这种情况下，相位的形状为r4，这是因为该透镜是一个包含r的四次方非球面项的非球面透镜。对于一般电脑而言，要计算如此大量的像素对几乎是不可能完成的任务，即便能够计算，也需要耗费极长的时间。这是因为在POP执行过程中，我们设定了储存光束文件，这样就我们可以在光束查看器中通过选择储存的不同光束文件来查看光束在系统中不同面上的分布情况。重要的是，需要检查系统中的每一个曲面，从而确保在所有可能的情况下，相位都得到了良好的采样！

在本系列第一篇文章中，我们可以使用光束查看器（Beam File Viewer）来查看范例系统中不同面上的光束情况。这是因为在POP执行过程中，我们设定了储存光束文件，这样就我们可以在光束查看器中通过选择储存的不同光束文件来查看光束在系统中不同面上的分布情况。在范例系统中，面1是物面，因此面1上的光束分布显示了光束刚射进系统时的情况。图3所示的就是面1上的光束分布情况，它呈现的是最初计算得出的束腰半径为6.4mm的高斯光束。

随着科技的飞速发展，精准光学设计在激光技术、光纤通信等领域的应用愈发关键。为响应光学技术生态的快速演进，经课程组审慎研讨决定：Ansys Zemax 激光光纤耦合专题课程将进入阶段性调整期。此次调整并非终点，而是基于行业技术格局演进的战略规划——我们将整合优势资源，聚焦智能驾驶激光雷达、超表面光学系统、AR/VR波导设计等前沿领域，重构更符合产业需求的仿真课程体系。，第40期 Ansys Zemax 激光光纤耦合专题课程圆满收官，这项伴随 Zemax 软件发展进程的标杆培训正式完成历史使命。

在“Beam Definition”部分，选择“Beam Type”为“Gaussian Waist”，并设置束腰大小，使其对应于输入光束的数值孔径（NA）0.05，即约6.36um（或0.00636 mm，作为X/Y腰围的数值）。此外，我们将采样网格的密度设置为1024x1024（即在X和Y方向上的采样点均为1024），并将X和Y方向的宽度均设为0.1mm。本文是系列文章的第一部分，介绍了OpticStudio中的物理光学传播（POP）工具，该工具能够在自由空间中模拟电场的传播。

光学设计的交换，这种方法传输全光学系统及其光学特性，这个模型考虑了通过系统的所有光路。使用黑盒光学设计可以执行系统级分析，选择inverse simulation，在geometry中选择导入的Import Speos Light Box ，选择相应的探测器和光源后，运算仿真，可以激活light expert功能，来分析光学设计之外的光路，但光学设计内部的光线将被隐藏，以避免逆向工程。这部分的目的是生成*.Odx文件，其中包含系统的几何形状及其位置和方向，成像仪的位置和方向，光学系统中使用的材料和涂层。

在输出的图纸中，此公差显示在表面属性相关参数的“3/”条目中，它表示面形公差。选项卡之外，请注意元件的每个表面（在本例中为左表面和右表面）将各有两个选项卡，用户可以输入与 ISO 10110 制图代码3-4和5-6对应的数据。为了对用于生产的元件进行详细说明，光学工程师需要向制造商提供一些信息，如元件半径、厚度、材料、直径等，以及所有相关的公差。1.TTHI 是厚度公差，因此与表面的相对位置有关，在本例中表示单透镜厚度的公差，在。在输出的图纸中，此公差显示在表面属性相关参数的第一行，指定了半径的值。

散射粒子在对象中的密度。为了在非序列模式中的对象上套用米氏散射分布的设定，如下图所示，我们需先开启该物件的属性字段（Object Properties），并在下方的 Volume Physics 项目中勾选 DLL 定义散射（DLL Defined Scattering），最后在 DLL 字段选择 MIE.DLL。范例中的系统包含了两个不同的结构，在结构1中，对象的参数是依据瑞利极限（Rayleigh limit）的条件进行设定的，确保 DLL 可以产生符合预期的散射现象（此时归一化的球体尺寸<< 1）。

Ansys Zemax 高级实战（HUD 、AR/VR方向）线下培训时间：2025年5月21日-23日(9:00-17:00)

背景设置将更改实体模型布局的背景颜色，可以设置为一些不同的颜色，其中包括通过“系统选项...颜色”菜单内定义的 24 种不同颜色。在 ZPL 和动画软件的帮助下，创建 OpticStudio 影片将具有无限的可能性，并将真正吸引您的受众注意。否则，体积内部的光线轨迹会无法被查看到，完全或部分在其他物体内部的物体也会不可见，并且在各种视图旋转位置都无法看到其他物体后面的物体。然而，您可以灵活地更改与每个数字对应的颜色，从而让您自由地创建 OpticStudio 中可供使用的无限数量的不同颜色。

文章阐述了系统中采用的三个光栅的作用，并讲解了如何检查光束在波导中的传播足迹，以及如何进行此类系统的图像仿真。因此，建议设计人员在设计成熟时，改用包含像差在内的真实光引擎系统，以评估更真实的条件。若应用于其他系统，用户需在代码的第25行指定用于观察PSF的探测器编号，在第60行设置瞳孔的半直径，并在第61行输入近轴透镜的焦距。在 OpticStudio 中使用 RCWA 工具为增强现实（AR）系统设置出瞳扩展器（EPE）的示例中，首先解释了k空间中光栅的规划，并详细讨论了设置每个光栅的步骤。

第一个是因为物体 13，即近轴透镜，是矩形的，而人类的瞳孔是圆形的。在此示例中，波导的不透明度被设置为10%，而光栅的不透明度被设置为30%，请注意，这些设置完全可以根据用户的实际需求进行调整。在 Shaded Model 中，它设置为显示对象的隐藏线，并在最后一次分析运行时为检测器的像素着色，具体效果如图2所示，最终结果如图 3 所示。在 OpticStudio 中使用 RCWA 工具为增强现实（AR）系统设置出瞳扩展器（EPE）的示例中，首先解释了 k空间中光栅的规划，并详细讨论了设置每个光栅的步骤。

而且，衍射光栅完全嵌入在波导的内部，具体如图4所示。请注意，假定光栅结构位于衍射光栅的面 1 上，而不是对象的整个体积上。需要注意的是，在对象5的DLL设置中，起始阶数（Start Order）和终止阶数（Stop Order）参数分别被设定为-1和+1，这意味着衍射阶数为-2和+2或更高的光线将被忽略，不会参与衍射过程。在 OpticStudio 中使用 RCWA 工具为增强现实（AR）系统设置出瞳扩展器（EPE）的示例中，首先解释了 k空间中光栅的规划，并详细讨论了设置每个光栅的步骤。

培训时间：2025年3月18日~20日

事实上，尽管模型玻璃是可见光谱范围内的良好近似法，但是，如果您可获得所需的数据，就不应该使用此方法，而应使用 OpticStudio 中创建玻璃的其他方法。然而，如果您要创建的玻璃的可用信息仅限于这三个参数，则 OpticStudio 中的模型玻璃方法在可见光谱范围内是相对准确可靠的。OpticStudio 通过使用 d 光的折射率 Nd（0.5875618 μm）、阿贝数 (Vd) 以及描述部分色散与已知“标准线”的偏差项 (ΔPg,F) ，将玻璃的色散理想化，从而计算模型玻璃的折射率。

然而，整个行业的发展过程中都伴随着构造不佳的 CAD 物体，以及一个程序中创建的 CAD 物体加载到另一个程序时出现的相互操作性的问题。如果您的工作内容需要从多个来源接收 CAD 文件，并且您几乎无法控制这些文件的生成方式，请考虑获取该软件许可证，以便您能轻松修复有问题的文件。无论使用 CAD 程序提供的何种命令，请确保导出的物体是有效无缝的实体，且不含任何的内部面。CAD 物体应表示无内部面的“收缩包覆”的简单闭合体，但此文件实际上代表的是设计师如何制作该物体，而非物体本身！这是一个有效实体物体。

在 k 空间中，这意味着光栅将光线移动 1.4*sqrt（2）*（-1/sqrt（2），-1/sqrt（2）），如图 8 中的“第 2 个”箭头所示。，其中 λ0 是真空中的波长，m 是衍射级数，Λ 是光栅的周期，（fx，fy，fz） 是一个单位向量，表示光栅的周期性方向。如果光线从折射率较高的区域折射，并且它在 k 空间中的位置大于下一个区域中的位置，则会发生全内反射 （TIR），因为下一个介质没有可能的传播方向，如图 6 右下角所示。本文介绍的系统包括光栅。在本文中，光栅的放置如图 8 的右侧所示。

这些计算的工作原理是分别计算极化电场的 Ex、Ey 和 Ez 分量的数据，然后将结果不连贯地求和。基于衍射的 PSF 是由所有光线的这种积分直接给出的。如果计算是多色的，则 PSF 的总和是不连贯的。到达探测器的每条光线都会转换为局部平面波，照亮探测器上的每个像素，并且每个像素处平面波的相干振幅将添加到已检测到的相干振幅中。如果计算是多色的，则 PSF 的总和是不连贯的。此功能从物空间中的单视场点发射许多光线，通过光学系统追迹所有光线，并绘制所有光线相对于某个公共参考的 （x，y） 坐标。

在范例档案中，如果想对第3面（surface #3）进行最小RMS光斑（minimum RMS spot）的优化，并同时在像面（#6）达到最佳准直度（best collimation），我们可以使用预设的评价函数工具（default merit function tool）和IMSF优化操作数（IMSF optimization operand）。而此时系统的优化变量为第二和第五面（surface #2， #5）的曲率半径（Radius）以及第二面的圆锥系数（Conic）。你将得到下图中的结果。

本文为该系列文章的第一篇，后续文章我们将利用一些更为实际的系统，进行更加全面的尝试和介绍。为了验证我们是否可以附加 OpticStudio 生成的 YYY.DAT 文件添加到镜头的前表面，并使用镜头后表面的倒置和翻转数据文件，我们创建了一个多重结构系统，其中名义双凹透镜被两个额外的透镜包围，完美地聚焦准直入射光束，没有残余波前误差。根据这个双凸透镜的实验，我们可以得出结论，OpticStudio 生成的 YYY.DAT 数据文件可以直接贴在镜头的前表面，而倒置和翻转的数据文件可以用于镜头的后表面。

波前映射的形状似乎是倒置的，在中心显示谷值而不是峰值，这是因为在 OpticStudio 中，波前误差被定义为主光线和光瞳光线之间的光程差。由于在 OpticStudio 中，镜头正面和背面的 Z 轴方向相同，这意味着局部误差会改变符号，因此测得的干涉图数据必须反转。要将 .INT 文件转换为兼容 OpticStudio 的 .DAT 文件，才可直接导入到网格矢高表面，我们可以在文件>转换>转换文件格式下使用 INT 网格转 OpticsStudio 的 DAT 转换器，如下所示。

下一步，将镜筒透镜合并到非序列文件中：仅把镜筒透镜表面转为非序列模式，在非序列模式编辑器中，使用调整参考物体，让每个透镜参考其前一个物体。FLUORESCEIN 膜层反射 488nm的光，透射 521nm 的光，所以不包含在默认的膜层文件中，需要用户手动添加，附件中包含 FLUORESCEIN 膜层的数据文件。则系统将会输出准直光束。之后，多次使用调整参考物体 (Modify Reference Object) 功能，令K_007物镜的第一个透镜参考全局坐标系的同时，物镜的其他透镜参考各自前一个物体。

培训时间：2025年1月15日-16日(9:00-17:00)

培训时间：2025年1月17日(9:00-17:00)

培训时间：2025年2月26日-28日(9:00-17:00)

培训时间：2025年3月25日-27日(9:00-17:00)

我们可以看到，通过适当的光纤对准补偿，斜切光纤的耦合效率与使用正常端面光纤的耦合效率非常匹配。源光纤和接收光纤相同，NA 均为 0.1。此外，与在“光纤耦合”分析窗口中设置模态倾斜补偿角的方法 2 相比，这种方法通过镜头数据编辑器中的 CB 表面可以直接定义模态倾斜角，使得访问倾斜角度参数变得容易，并且可以作为变量进行优化。通过代入光纤折射率和折射角，我们得到入射角为 11.8 度，这告诉我们对于给定的光纤折射率和斜切角，我们可以唯一地确定沿光纤光轴放置折射光束所需的入射角，从而最大限度地提高耦合效率。

点击设置 (Setup) 选项卡中的结构 (Configurations) 中的编辑器 (Multi Configuration Editor)，在打开的多重结构编辑器中点击工具栏中的插入结构 (Insert Configuration) 按钮插入两个新的结构，您将在编辑器窗口中看到三个结构。如上图所示，如果只改变反射镜的角度，则光线的偏折角变为-100°的同时还会改变透镜和像面的位置，这和在光线90°偏折角的基础上添加±5°的扫描角是不一样的。我们需要把镜面的旋转点放在多边形扫描镜的中心位置。

实现的方法是：在视场中每个点的入瞳附近追迹一圈真实光线，光线数据用以确定每个视场下的焦距，焦距可用来计算以屈光度为单位的光焦度（单位数值为米的倒数）。理想的自由曲面应该由一系列点数据构成，然而要优化这个面时，需要用某种方式给这个面一个小的扰动，以此来判断该继续增加还是减小这个扰动，使光学系统能更符合我们的预期。设置为40项，幂次低于x的4次方乘以y的4次方所有项均为变量，幂次高于x的4次方乘以y的4次方的项被自动设置为0，且求解类型为固定，但如果你想的话，你可以修改所有230项多项式的参数。

其中，一些多重结构操作数控制的参数已经包含在编辑器中（例如操作数NPOS用来控制非序列物体的位置），另一些多重结构操作数则可以控制着本就无法设为变量的设置（例如操作数AFOC用来控制无焦像空间），但更多的多重结构操作数控制着那些原来不能进行优化的参数。和预想中的一样，系统性能产生了显著的变化。在原本就是多重结构的系统设计中，也可以通过设置拾取类型的求解值，保证不同的结构中同一参数的数值一致。在非多重结构的系统中，多重结构编辑器也有很多用处，它能够极大地拓展可以设为变量的参数的范围，从而用来优化系统。

第一个参数必须始终是"-convert "，后面跟着SEQ文件(带完整路径)或包含多个要转换的SEQ文件的目录路径。最后，如果您的计算机上安装了多个版本，最后一个可选参数可以指定您要使用的OpticStudio版本的Program Files目录。通常在转换过程中，OpticStudio中的当前系统会被删除，SEQ命令将创建一个新系统。但是，如果您有一个SEQ文件，其中的命令您想要修改当前系统（而不是先删除它），那么勾选“Import to Current Design”选项将对当前系统进行修改。

在 LS - PrePost 中，运行一个脚本来将特定面（在命名选择中定义）的变形导出为正确的格式，以便可以通过 STAR 工具将它们导入到 Ansys Zemax OpticStudio 中。Ansys LS-DYNA (LS-DYNA)与本系列文章前面部分的Ansys工具(Ansys Zemax OpticStudio、Speos、Mechanical 和 Workbench)一起，可以将仿真工作流扩展为显式动力学，LS-DYNA 广泛用于各种分析，它的核心能力之一是显式动态。

Ansys Zemax 是一款光学设计和仿真软件，主要用于光学组件设计和照明系统的照度分析，也可建立反射、折射以及绕射等光学模型。软件应用的领域主要集中在光纤耦合，照明系统、夜视系统等上面，用户可以通过领先的分析、优化和公差功能帮助用户很好的进行光学的设计与照明的分析。借助 Ansys Zemax 工具，如序列和非序列光线追踪、STOP 分析以及多物理场集成，设计人员可以优化性能和对准，考虑结构、热和封装效应，确保高效、高质量的设计，无需进行代价高昂的重新设计。直观的用户界面、便捷的操作流程等。

台积电生态系统与联盟管理部负责人Dan Kochpatcharin表示：“我们的先进工艺和3DFabric技术在实现更强大、更节能的芯片以满足AI应用不断增长的计算需求方面，取得了巨大进步，但这也要求设计工具对复杂的多物理场相互作用有深刻的了解。该流程包括Synopsys的3DIC Compiler™架构-签核平台，结合Ansys解决方案Redhawk-SC Electrothermal和Ansys RedHawk-SC™，可帮助客户减少设计挑战，改进功耗、性能和面积（PPA），并确保其设计的可靠性。

通过在这一阶段引入RaptorX，我们可以为客户提供高效的工作流程，包括设计验证和签核以及提供出色的测试和制造服务，从而消除客户对芯片性能和使用寿命的疑虑。近期，半导体行业领先企业智原科技（Faraday Technology Corporation）正在进一步扩大其应用Ansys技术的范围，以增强其开发多芯片2.5D/3D-IC先进设计的能力，这对于人工智能（AI）、IoT和5G应用至关重要。在Ansys的支持下，智原科技将能够帮助其客户探索更可靠的设计选项，以实现更具创新性的产品。

Lumotive的Python API是该定制流程的重要组成部分，可实现运行时可扩展性和互操作性，从而使Lumotive能够利用优化和后处理所需的开源工具。于是，其成本与在一台服务器上运行较长时间的成本相当。Lumotive的激光雷达产品基于其先进的液晶超表面（LCM）波束控制技术，而其LCM技术利用AWS上的Ansys Lumerical FDTD进行了设计和优化。推动其做出该决定的因素包括：Lumerical FDTD的准确性和运行时性能，以及其对HPC的适应性和亚马逊云解决方案的成本效益灵活性。

需要注意的是，文件光源中的光线的书序并不是随机的，我们需要随机选取光线以使它们在布局图中正确显示。需要注意的是，径向光源允许将角分布数据设为变量，因此我们可以根据特定的应用环境，对光源的角分布进行优化。类似这样的数据并不容易获取。但是对于某些系统来说，特别是光源中产生的光线会反射回光源物体处并重新成像时，建立一个准确的复杂几何体光源是值得的。对于光线追迹的过程，OpticStudio 支持光线的分裂、散射、衍射、折射和反射等，但这篇文章将讨论如何从一开始发射一束光线，以正确表示光源的空间分布和角分布。

精确的多物理场仿真可以帮助工程和设计团队预测系统在各种使用情况下的性能，并仿真可能的条件，以在设计阶段了解对系统性能的影响。通过利用高性能计算（HPC）不断增强的处理能力，并结合AI的认知感知能力，未来FEA将能够以之前难以想象的速度为更多人提供更好的洞察。综上的分析与评估，仅仅通过Ansys Zemax OpticStudio 是无法完成的，需要通过有限元分析 (FEA) 获取形变数据用于后续拟合，本次分享主要作为FEA分析的科普。FEA的另一个挑战在于，为了获得最佳结果，它应在专家的协作下使用。

Ansys Zemax 照明设计与杂散光分析线下培训时间是2024年12月11日-13日。

2024年11月18日 - 22日(9:00-17:00)

需要注意的是，在膜层/散射标签中定义的表面属性将覆盖POB文件中定义的表面属性。在使用时，宏程序需要用户输入物体的表面半径（表面不一定为圆形）、表面的边数、多边形物体的长度以及长度的分段数量。打开物体属性的膜层/散射标签，我们可以看到在表面下拉菜单中只有一个名为Face 0的分组，它表示立方体的所有表面。当使用POB文件表示空间几何体时，确保POB文件中定义的矩形/三角形表面闭合为一个封闭的体积（也可以使用多边形物体在非序列编辑器中的额外数据“是实体？多边形对象的每个面都可以是反射的、折射的或吸收的。