2026光學設計達人賽 從太空熱管理到 AR 光學展現設計創新力
- 劉中興／台北
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由思渤科技攜手中華民國光電學會及1111人力銀行共同舉辦的「2026光學設計達人賽」，鼓勵青年學子運用專業光學設計與模擬工具，將創意概念轉化為具體設計成果。本屆參賽作品橫跨太空光學、超表面元件、AR波導等前瞻應用，展現學生在光學模擬、材料設計與最佳化分析上的實作能力。
本次得獎作品不僅著重光學元件本身的效能，更進一步回應能源效率、熱管理、擴增實境顯示等實際工程需求，透過 Ansys 光學模擬工具進行設計與驗證，呈現新世代光學技術跨領域應用的可能性。
太空輻射被動式冷卻薄膜｜以多層介電薄膜提升熱輻射效率
面對太空環境中的熱管理需求，得獎團隊以「太空輻射被動式冷卻薄膜」為題，設計由多層介電材料構成的薄膜結構，期望在反射太陽光的同時，強化特定紅外波段的熱輻射能力。
設計過程首先利用Python篩選適合的光學材料，再透過TMM（Transfer Matrix Method）計算不同結構的反射率與發射率，最後導入Ansys Lumerical建立模型並驗證設計可行性。
經過不同材料與膜層數量的比較與最佳化後，設計在8–13 μm波段的平均紅外發射率達0.945，透過高發射率將熱能以輻射形式向外釋放，展現被動式熱管理應用的設計潛力。
單層TiO₂ 超表面：打造RGB＋NIR低吸收損耗多通道導引
另一件作品則將目光放在超表面光學與多波段光路控制。團隊提出「單層TiO₂ 超表面實現RGB＋NIR低吸收損耗多通道導引」，比較傳統吸收式濾光片與超表面色彩路由器的差異。
傳統吸收式濾光片主要透過吸收或阻擋非目標波段完成色彩選擇，因此部分光能會直接轉化為損耗；團隊則利用TiO₂ 高折射率材料與空氣結構形成單層binary超表面，針對藍光460 nm、綠光540 nm、紅光635 nm及近紅外光890 nm進行多通道光路導引。
整體結構厚度約600 nm，相較常見約1–3 μm的吸收式濾光片更加輕薄，同時具備低吸收損耗、多通道導引及提升光能利用效率等設計特色，呈現超表面技術應用於新世代光學感測與成像系統的可能性。
多階高度反射式IMC：改善AR波導RGB消色差耦入均勻度
針對近年快速發展的AR顯示應用，另一件作品「多階高度反射式IMC設計：提升AR波導RGB消色差耦入均勻度」，則聚焦於AR眼鏡波導中 RGB 光線的消色差耦入問題。
團隊設計反射式in-coupling meta-coupler（IMC），使紅、綠、藍光分別耦入指定的高階導波繞射階，並採用多階高度結構取代傳統二元深淺光柵。每個1900nm週期被切分為38個50 nm segment，並將結構高度限制於0–350nm的8個可製作level。
設計流程透過Ansys Lumerical FDTD建立反射式波導模型，搭配CEM與simulated annealing搜尋高度排列，再以FDTD進行外部耦入效率驗證。在13個air-side FOV角度、RGB三波長所構成的39個channel中，平均外部耦入效率約達4.90%，接近5%的設計目標；uniformity U則達78.00%，有助於改善不同視場角與RGB channel之間的亮度及色彩不均問題。
這項成果也展現多階高度光學元件在單一週期內，同時處理多波長、指定繞射階數與大視場耦入均勻度的設計能力，為AR波導耦入器提供進一步發展方向。
從模擬走向創新，培育下一代光學人才
從太空環境中的輻射冷卻、超表面多波段光路控制，到AR的RGB波導耦入，本屆得獎作品反映光學技術正快速跨入太空、感測、顯示與先進光電系統等多元應用領域。
透過競賽，學生不只是提出創意概念，更進一步利用Ansys專業光學模擬工具進行建模、分析、最佳化與驗證，將理論轉化為可量化的工程成果。
思渤科技也將持續串聯產業與學界資源，透過競賽、技術培訓與實作交流，協助更多青年學子接觸產業級模擬工具，培養跨領域光學設計與工程實務能力，為台灣光電產業注入更多創新能量。
