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光學(xué) | 聯(lián)合Ansys Zemax及Lumerical應(yīng)對AR/VR市場挑戰(zhàn)

發(fā)布日期:
2024-01-18

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當(dāng)前的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)(AR/VR)市場涵蓋了廣泛的應(yīng)用趨勢,設(shè)計(jì)人員和各企業(yè)在努力尋找非傳統(tǒng)解決方案,以滿足主流消費(fèi)者不斷變化的需求。


對于AR頭戴設(shè)備等可穿戴解決方案,設(shè)計(jì)思路通常源于對小巧輕量化系統(tǒng)的需求,因此它們不僅佩戴舒適,甚至外觀也很時(shí)尚。此外,這些解決方案還需要適應(yīng)各種照明條件,例如需要在陽光明媚的天氣下佩戴設(shè)備時(shí),確保AR圖像仍然清晰可見。而VR也涉及一些相同的考量因素,同時(shí)還特別強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)高分辨率和景深,以及超越單眼單個(gè)圖像位置的當(dāng)前限制。


隨著這些技術(shù)的不斷成熟,設(shè)計(jì)人員需要采用功能強(qiáng)大、靈活的軟件解決方案對光學(xué)系統(tǒng)的所有組件進(jìn)行完整仿真,以便將新產(chǎn)品和功能推向市場。Ansys Zemax OpticStudio可提供光線追跡,用于仿真光線穿過復(fù)雜系統(tǒng)的路徑,而Ansys Lumerical則可提供新型光子元件的完整仿真,例如AR/VR設(shè)備中所用的衍射組件。


Ansys持續(xù)對這兩款產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn),幫助它們比以往更好地協(xié)同工作。利用OpticStudio的動(dòng)態(tài)鏈接插件,用戶可以將有關(guān)Lumerical仿真的所有數(shù)據(jù)直接納入OpticStudio系統(tǒng)設(shè)計(jì),從而為團(tuán)隊(duì)提供強(qiáng)大的工作流程,幫助他們開發(fā)更出色的AR/VR產(chǎn)品,并加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。



納米級與宏觀級設(shè)計(jì)軟件之間的互操作

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首先,我們一起來了解一些背景信息。當(dāng)在Lumerical中設(shè)計(jì)納米級設(shè)備以適應(yīng)OpticStudio中設(shè)計(jì)的大型系統(tǒng)時(shí),將分析數(shù)據(jù)從一款軟件轉(zhuǎn)移到另一款軟件是很有幫助的。一段時(shí)間以來,Ansys Zemax通過以下高級工作流程實(shí)現(xiàn)了Lumerical和OpticStudio之間的互操作性:

  • 使用Lumerical設(shè)計(jì)和分析1D或2D光柵

  • 定義光柵參數(shù),以控制其設(shè)計(jì)的幾何結(jié)構(gòu)

  • 使用數(shù)據(jù)文件(.JSON)將光柵參數(shù)傳遞到OpticStudio,并開始進(jìn)行光線追跡



光學(xué) | 聯(lián)合Ansys Zemax及Lumerical應(yīng)對AR/VR市場挑戰(zhàn)

圖1:Ansys Lumerical和Lumerical FDTD可以分別分析2D和1D衍射光柵,并與Ansys Zemax OpticStudio協(xié)調(diào)參數(shù)數(shù)據(jù)以進(jìn)行光線追跡計(jì)算

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在端到端系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,OpticStudio使用來自Lumerical的光柵參數(shù),將衍射光柵的光學(xué)屬性直接渲染到OpticStudio用戶界面中。這些參數(shù)包括詳細(xì)的電磁場響應(yīng)。利用這些數(shù)據(jù),用戶可以在OpticStudio中對元件進(jìn)行詳細(xì)的光線追跡。您可以將更新的.JSON文件傳輸?shù)桨钚录{米級設(shè)計(jì)參數(shù)的OpticStudio中,為Lumerical設(shè)計(jì)的每次迭代重復(fù)該流程。

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OpticStudio與Lumerical之間的自動(dòng)數(shù)據(jù)交換

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因此,.JSON文件可以基于Lumerical分析高效地將數(shù)據(jù)導(dǎo)入OpticStudio。但是,如果您不希望手動(dòng)添加將文件從一個(gè)應(yīng)用傳輸?shù)搅硪粋€(gè)應(yīng)用的步驟,該怎么辦呢?


只要Lumerical和OpticStudio在同一臺計(jì)算機(jī)上,您現(xiàn)在就可以使用OpticStudio動(dòng)態(tài)鏈接插件自動(dòng)執(zhí)行這些數(shù)據(jù)交換?;趧?dòng)態(tài)鏈接庫(DLL)API,此插件會(huì)告知OpticStudio在準(zhǔn)備好計(jì)算其設(shè)計(jì)所需的光柵數(shù)據(jù)時(shí)調(diào)用Lumerical,然后根據(jù)它從Lumerical檢索的參數(shù)執(zhí)行光線追跡。如果您在任何時(shí)候更新OpticStudio側(cè)的參數(shù),OpticStudio都會(huì)自動(dòng)將新設(shè)置發(fā)送到Lumerical,檢索新數(shù)據(jù),并使用動(dòng)態(tài)鏈接相應(yīng)地更新系統(tǒng)設(shè)計(jì)。



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圖2:動(dòng)態(tài)鏈接插件(中間)可在OpticStudio和Lumerical之間調(diào)用、緩存和插入數(shù)據(jù)


該工作流程還可通過僅計(jì)算Lumerical數(shù)據(jù)集所需的數(shù)據(jù),而無需多次計(jì)算相同的數(shù)據(jù),從而節(jié)省時(shí)間。例如,如果Lumerical顯示光線以30度角入射到光柵上,則OpticStudio僅計(jì)算30度角及其波長的光線。然后將計(jì)算結(jié)果與原始數(shù)據(jù)集一起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。這意味著,下次顯示光線以相同角度入射到光柵時(shí),OpticStudio可以通過插入現(xiàn)有計(jì)算結(jié)果來加速光線追跡。


通過動(dòng)態(tài)鏈接插件實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)雙向數(shù)據(jù)交換所帶來的效率,可以為包含OpticStudio和Lumerical在內(nèi)的設(shè)計(jì)工作流帶來巨大的優(yōu)勢:

  • 自動(dòng)輸入?yún)?shù)可減少人工成本和人為錯(cuò)誤

  • 減少應(yīng)用之間的切換——除了創(chuàng)建或更新Lumerical設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)人員可以選擇主要在OpticStudio中開展工作

  • 更快的開發(fā)周期以及更少的錯(cuò)誤和延遲,為創(chuàng)新留出更多時(shí)間,并有助于產(chǎn)品更快地達(dá)到最佳制造標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)


如欲了解有關(guān)動(dòng)態(tài)鏈接的更多信息,請查看此篇知識庫文章。

https://support.zemax.com/hc/en-us/articles/6367505128979-Dynamic-workflow-between-Lumerical-RCWA-and-Zemax-OpticStudio

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