聯合Ansys Zemax及Lumerical應對AR/VR市場挑戰

當前的增強現實和虛擬現實（AR/VR）市場涵蓋了廣泛的應用趨勢，設計人員和各企業在努力尋找非傳統解決方案，以滿足主流消費者不斷變化的需求。

對于AR頭戴設備等可穿戴解決方案，設計思路通常源于對小巧輕量化系統的需求，因此它們不僅佩戴舒適，甚至外觀也很時尚。此外，這些解決方案還需要適應各種照明條件，例如需要在陽光明媚的天氣下佩戴設備時，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，同時還特別強調實現高分辨率和景深，以及超越單眼單個圖像位置的當前限制。

隨著這些技術的不斷成熟，設計人員需要采用功能強大、靈活的軟件解決方案對光學系統的所有組件進行完整仿真，以便將新產品和功能推向市場。Ansys Zemax OpticStudio可提供光線追跡，用于仿真光線穿過復雜系統的路徑，而Ansys Lumerical則可提供新型光子元件的完整仿真，例如AR/VR設備中所用的衍射組件。

Ansys持續對這兩款產品進行改進，幫助它們比以往更好地協同工作。利用OpticStudio的動態鏈接插件，用戶可以將有關Lumerical仿真的所有數據直接納入OpticStudio系統設計，從而為團隊提供強大的工作流程，幫助他們開發更出色的AR/VR產品，并加快產品上市進程。

納米級與宏觀級設計軟件之間的互操作

首先，我們一起來了解一些背景信息。當在Lumerical中設計納米級設備以適應OpticStudio中設計的大型系統時，將分析數據從一款軟件轉移到另一款軟件是很有幫助的。一段時間以來，Ansys Zemax通過以下高級工作流程實現了Lumerical和OpticStudio之間的互操作性：

使用Lumerical設計和分析1D或2D光柵

定義光柵參數，以控制其設計的幾何結構

使用數據文件（.JSON）將光柵參數傳遞到OpticStudio，并開始進行光線追跡

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協調參數數據以進行光線追跡計算

在端到端系統設計中，OpticStudio使用來自Lumerical的光柵參數，將衍射光柵的光學屬性直接渲染到OpticStudio用戶界面中。這些參數包括詳細的電磁場響應。利用這些數據，用戶可以在OpticStudio中對元件進行詳細的光線追跡。您可以將更新的.JSON文件傳輸到包含最新納米級設計參數的OpticStudio中，為Lumerical設計的每次迭代重復該流程。

OpticStudio與Lumerical之間的自動數據交換

因此，.JSON文件可以基于Lumerical分析高效地將數據導入OpticStudio。但是，如果您不希望手動添加將文件從一個應用傳輸到另一個應用的步驟，該怎么辦呢？

只要Lumerical和OpticStudio在同一臺計算機上，您現在就可以使用OpticStudio動態鏈接插件自動執行這些數據交換?；趧討B鏈接庫（DLL）API，此插件會告知OpticStudio在準備好計算其設計所需的光柵數據時調用Lumerical，然后根據它從Lumerical檢索的參數執行光線追跡。如果您在任何時候更新OpticStudio側的參數，OpticStudio都會自動將新設置發送到Lumerical，檢索新數據，并使用動態鏈接相應地更新系統設計。

圖2：動態鏈接插件（中間）可在OpticStudio和Lumerical之間調用、緩存和插入數據

該工作流程還可通過僅計算Lumerical數據集所需的數據，而無需多次計算相同的數據，從而節省時間。例如，如果Lumerical顯示光線以30度角入射到光柵上，則OpticStudio僅計算30度角及其波長的光線。然后將計算結果與原始數據集一起存儲在存儲器中。這意味著，下次顯示光線以相同角度入射到光柵時，OpticStudio可以通過插入現有計算結果來加速光線追跡。

通過動態鏈接插件實現的自動雙向數據交換所帶來的效率，可以為包含OpticStudio和Lumerical在內的設計工作流帶來巨大的優勢：

自動輸入參數可減少人工成本和人為錯誤

減少應用之間的切換——除了創建或更新Lumerical設計，設計人員可以選擇主要在OpticStudio中開展工作

更快的開發周期以及更少的錯誤和延遲，為創新留出更多時間，并有助于產品更快地達到最佳制造標準點

審核編輯：劉清