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2023-12-04 11:45 |
Ansys Lumerical｜帶 1D-2D 光柵的出瞳擴(kuò)展器
此示例顯示了設(shè)置和模擬出瞳擴(kuò)展器 （EPE） 的工作流程，EPE 是波導(dǎo)型增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) （AR） 設(shè)備的重要組成部分。該工作流程將利用 Lumerical 和 Zemax OpticStudio 之間的動(dòng)態(tài)鏈接功能 。為了使用動(dòng)態(tài)鏈接，在Lumerical中構(gòu)建了二維六邊形圓柱體和一維傾斜光柵的參數(shù)化模型。另一方面，整個(gè)成像系統(tǒng)內(nèi)置于Zemax OpticStudio中。在光線追蹤過(guò)程中，當(dāng)光線照射到光柵上時(shí)，Zemax OpticStudio 會(huì)自動(dòng)調(diào)用 Lumerical 來(lái)計(jì)算精確的電場(chǎng)響應(yīng)，從而可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。 *t| !xO
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概述 \B~ g5}=
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EPE是基于波導(dǎo)的AR系統(tǒng)（如Microsoft Hololens）中最流行的技術(shù)之一。它包括一塊薄玻璃板（波導(dǎo)），上面有幾個(gè)光柵。光柵的周期、區(qū)域形狀和周期方向通常在 k 空間中規(guī)劃。K 空間是一個(gè)二維空間，該空間中的任何單個(gè)點(diǎn)始終表示射線傳播方向。當(dāng)衍射光柵改變光線的傳播方向時(shí)，它在該 k 空間中的位置會(huì)被矢量移動(dòng)，其中矢量的長(zhǎng)度與周期有關(guān)。K-space是一個(gè)非常有用的概念，用于規(guī)劃EPE系統(tǒng)的光傳播和光柵周期。 q]OIP "yv
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上述文章中的系統(tǒng)適用于具有三個(gè) 1D 光柵的 EPE。此示例的主要區(qū)別在于，我們將使用 1D 光柵進(jìn)行內(nèi)耦合，并使用 2D 光柵進(jìn)行外耦合。二維光柵具有六邊形周期結(jié)構(gòu)，光束在k空間中傳播，如下圖所示。如下圖所示，為了讓光束在二維波導(dǎo)中移動(dòng)以擴(kuò)大出瞳，我們?cè)O(shè)計(jì)了光柵，讓光束傳播方向在k空間中像六邊形一樣移動(dòng)。這允許光束傳播并分布到波導(dǎo)中的大區(qū)域，如下圖右圖所示。 b)'CP Cu*
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第 1 步：構(gòu)建參數(shù)化光柵模型 o ]&q'>Rf
光柵模型首先在 Lumerical 中構(gòu)建并保存在 .fsp 文件中。我們將需要兩個(gè)光柵模型。一種是一維光柵，用于耦合來(lái)自光源的光。一種是用于耦合光線的 1D 光柵。
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第 2 步：構(gòu)建 AR 波導(dǎo)并檢查瞳孔處的功率分布 /5Qh*. (S
接下來(lái)，在Zemax OpticStudio中構(gòu)建出瞳擴(kuò)展系統(tǒng)。這包括一個(gè)波導(dǎo)、2個(gè)光柵、一個(gè)圖像源和一個(gè)簡(jiǎn)單的眼睛系統(tǒng)來(lái)“看到”圖像。 }~zDcj_
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第 3 步：圖像模擬 &Iy5@8
現(xiàn)在我們準(zhǔn)備運(yùn)行光線追蹤來(lái)檢查系統(tǒng)。我們將檢查出瞳處的功率分布，以查找光源中的某個(gè)點(diǎn)。我們還將運(yùn)行完整的圖像模擬，并評(píng)估人眼通過(guò)系統(tǒng)看到的內(nèi)容。 N8Rq7i3F?a
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