新的An万博sys Lumerical模型有助于在Ansys Speos中将亚波长光栅引入可见的人体尺度应用

随着光学科学不断发展到令人兴奋的新应用领域，为增强现实和虚拟现实设计和建造光学系统的公司(基于“增大化现实”技术/虚拟现实)看到客户对有吸引力的设备有很高的需求，这些设备可以为用户保留高画质。在An万博sys，我们一直在寻找将Ansys Lumerical的纳米尺度波光学模拟功能应用于宏观尺度光学模拟和人类视觉的方法万博Ansys Speos，包括AR/VR可穿戴设备。

特别是，在使用基于衍射光栅和在亚波长尺度上工作的其他结构的宏观技术时，光子学到光学的转换为光学设计获得了价值。我们的最新发展，从Ansys光学组万博万博Ansys发光亚波长模型(LSWM)，使用Lumerical模拟光波与这些结构的相互作用，然后将模拟数据传递给Speos，在那里可以根据人类用户如何感知产品进行进一步分析。

衍射光栅是什么?

衍射光栅在光子学和光学领域是一种三维结构，由具有恒定周期的微小沟槽或凸起的重复模式组成。

当光线照射到这些表面时，它会在不同的角度方向上将光谱衍射成不同的可见颜色，从而产生彩虹效应。我们可以在日常生活中观察到这种效应:蝴蝶翅膀、高度安全的银行纸币、闪烁的半导体晶圆——甚至是你把一张光盘倒扣在手里轻轻移动时看到的眩光。这种令人愉悦的特性使得衍射光栅成为从手机壳到摩天大楼等各种产品美学设计中的常见元素。由于生产复杂，它们被认为是产品设计中的一个复杂特征。

在科学层面上，衍射光栅在技术上是光谱仪，它将可见光在精确的方向上分成一组波长。这种能力使得衍射光栅在光学设计中很有用，因为产生的光线可以通过光导进出。衍射光栅仅仅是纳米光学的一个特征，因为它们必须达到波长的量级——换句话说，非常小;衍射从大约一微米，或人类头发的1/100(100微米，或µm)开始，并持续到大约200纳米(nm)。

衍射光栅在AR/VR系统的发展中显示出真正的前景，因为它们有助于实现两个关键的功能需求:便携性和精度。与以往依靠透镜、偏振器和镜子组成的复杂系统来产生AR/VR图像的可穿戴设计不同，使用衍射光栅的增强现实眼镜要轻得多，批量生产可能更便宜。衍射光栅还可以精确控制光线，产生美丽的虚拟图像，并实现紧凑的设计，当用户佩戴AR眼镜时，在视觉上更容易接受。

将光子学和光学结合在一起

如果Ansys的万博技术能够捕捉衍射光栅与光波相互作用的简单性，并利用它来制造更高质量的可穿戴设备，会怎样?实现这一目标是为了简化纳米级(Lumerical)和宏观级(Speos)设计模拟工作流和质量控制之间的互操作性。

光学设计人员可以在Lumerical中模拟纳米级衍射结构，然后将结果导出到数据文件中，并结合LSWM将其作为表面属性导入Speos。在Speos中，他们可以在三维计算机辅助设计(CAD)环境中直接将光栅应用到光学基板上，使他们可以用亚波长结构建模光学产品。通过这种方法，设计的纳米级特性可以在人类可见的尺度上观察，并直接应用于AR/VR可穿戴设备，并考虑各种照明环境:在黑暗的房间中，在阳光下，在雾中，在人工照明下，等等在．

LSWM还与Speos内置的人类视觉模型完全兼容，不仅可以模拟一个人戴着AR眼镜的样子，还可以模拟他们所处环境的虚拟图像在他们可能遇到的不同照明条件下的样子。该模型集成了眼睛灵敏度(暗视、中视和光视)、眩光、眼睛对暗到亮的适应、色觉缺陷、观察者年龄、视力和景深，LSWM汇集了光子和光学原理，以实现基于纳米级衍射光栅设计的AR/VR系统的端到端设计。使用LSWM，光学设计师可以模拟基于衍射光栅的设计，提供用于虚拟图像生成的光线的精确控制，同时将其安装到人类用户可穿戴的轻质机械外壳中，而不会显得笨重或不吸引人。

要了解更多，请阅读我们的LSWM白皮书或联系您的Ansys销售代表，未万博来的博客将提供更多关于尖端AR/VR设计能力与Ansys光学应用程序组的详细信息，敬请关注。