Modeling and simulation of optical components on opto-mechatronic assemblies for the representation of characteristic parameters

光机电组件上的光学元件建模和仿真,用于表示特征参数

基本信息

项目摘要

In order to obtain a complete representation of the entire process chain for the production of printed Polymer Optical Waveguides (POWs), it is necessary to create a virtual representation of these to determine the optical properties in the design process of the waveguides and coupling structures on opto-mechatronic assemblies. With the design strategy developed by the research group OPTAVER both, the geometrical and optical parameters, can be determined and transferred directly to the production facilities. Thereby, the computer-aided modeling and simulation have to be concerned. The work packages carried out during the first funding period serve this purpose. By expanding the approach to 3D-Opto-MIDs and the simulation of three-dimensional waveguide paths/waveguides (related to printed POWs) as well as coupler structures, a complete virtual representation can be described. In addition, expanding the simulation by a fast wave-optical propagation method, the coupler structures can be precisely simulated and parameters can be defined that are available in the CAD system. The applicant Prof. Franke designed the in-house software solution MIDCAD, which supports the layout of spatial Molded Interconnect Devices (3D-MIDs). Due to the developed data interfaces between MIDCAD and the optical simulation system RAYTRACE, it is possible to ensure an exchange of geometry models and the resulting attenuation values, i.a. resulting out of the roughness and the waviness of the waveguides. By expanding the product models (in consideration of the parameters of the production process), the waveguides can be modeled with their physical, geometric, chemical, and optical properties and can be represented in their behavior in a realistic manner (3D-Opto-MID). The applicant Prof. Lindlein has developed the ray-optical simulation tool RAYTRACE that allows the simulation of arbitrarily arranged three-dimensional optical systems. In addition, the software has (as an extension) a wave-optical simulation tool (WaveSim). The extension of the (modeling-based) simulation of printed waveguides by a wave-optical method can also investigate cases where a ray-optical simulation is not sufficient. Examples for this are reduced dimensions of the waveguide or the coupling of two waveguides. Within the framework of the research group, bi-directional data transfers are set up for the work of the subprojects 1.2 to 3.2.
为了获得整个过程链的完整表示,用于生产印刷聚合物光学波导(POWS),有必要创建它们的虚拟表示,以确定波导指导和耦合结构在Opto-Mechatronic组件上的设计过程中的光学特性。通过研究小组Optaver制定的设计策略,几何和光学参数都可以直接确定并转移到生产设施中。因此,必须关注计算机辅助的建模和仿真。在第一个融资期间进行的工作套餐可实现此目的。通过扩展到3D-OPTO-MID的方法以及三维波导路径/波导(与印刷伪装有关)以及耦合器结构的模拟,可以描述完整的虚拟表示。此外,通过快速波流传播方法扩展模拟,可以精确模拟耦合器结构,并可以定义参数,这些参数可在CAD系统中可用。申请人Franke教授设计了内部软件解决方案MIDCAD,该解决方案支持空间模制互连设备(3D-MID)的布局。由于MIDCAD和光学仿真系统之间的开发数据接口,因此可以确保几何模型的交换以及由此产生的衰减值I.A.从波导的粗糙度和波动中产生。通过扩展产品模型(考虑生产过程的参数),可以使用其物理,几何,化学和光学特性来对波导进行建模,并可以以现实的方式(3D-OPTO-MID)以其行为表示。申请人Lindlein教授开发了射线光学模拟工具射线电流,该工具允许任意布置的三维光学系统模拟。此外,该软件具有(作为扩展)波光模拟工具(WaveSim)。通过波光学方法对印刷波导的(基于建模的)模拟的扩展还可以调查射线光学模拟不够的情况。为此的示例是波导的尺寸缩小或两个波导的耦合。在研究小组的框架内,为1.2至3.2的次级投影工作设置了双向数据传输。

项目成果

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