光柵的案例
光柵區(qū)中的光柵方向
光柵界面/堆棧可以添加到這個區(qū)域內。為了在區(qū)域內簡便地定義光柵的方向，可以使用兩個角度：“指向（關于z軸旋轉）”和“關于y軸旋轉180?”。這個用例展示了如何設置這兩個角度去控制某個區(qū)域內光柵的方向。目前僅在Waveguide工具箱中支持光柵區(qū)域的設置。
建模任務
?在一個表面的光柵區(qū)域中定義光柵方向，使用了“
─指向（關于z軸旋轉），使用鋸齒光柵說明。
─關于y軸旋轉180?，使用矩形光柵說明。
示例
通過設置光柵和界面的坐標系的關系，可以定義界面上的光柵方向。
─藍色坐標系代表光柵坐標系，黑色坐標系代表界面坐標系。
─通過設置指向（關于z軸旋轉）（Orientation (Rotation about z-Axis)）和關于y軸旋轉180?（Rotation about y-Axis by 180?），在界面坐標系中，光柵坐標系進行了旋轉。
─我們還將在遠離光柵的探測器平面中顯示衍射階數(shù)，以給出光柵方向。
關于z軸旋轉的圖示
使用鋸齒光柵說明指向（關于z軸旋轉）（Orientation (Rotation about z-Axis)）。
光柵關于y軸是非對稱的，所以+1st和-1st階的衍射效率并不是對稱的。所以，我們可以很容易地從檢測到的衍射階數(shù)看到光柵旋轉引起的效果。
指向（關于z軸旋轉）:0°
注意：默認坐標系的所有基本矢量（x，y，z矢量）完全相同。
指向（關于z軸旋轉）: 30°
注意：方向角度的定義為：
─關于界面坐標軸。
─逆時針方向。
展開 光柵區(qū)中的光柵方向
光柵界面/堆?？梢蕴砑拥竭@個區(qū)域內。為了在區(qū)域內簡便地定義光柵的方向，可以使用兩個角度：“指向（關于z軸旋轉）”和“關于y軸旋轉180?”。這個用例展示了如何設置這兩個角度去控制某個區(qū)域內光柵的方向。目前僅在Waveguide工具箱中支持光柵區(qū)域的設置。
建模任務
? 在一個表面的光柵區(qū)域中定義光柵方向，使用了“
─ 指向（關于z軸旋轉），使用鋸齒光柵說明。
─ 關于y軸旋轉180?，使用矩形光柵說明。
示例
通過設置光柵和界面的坐標系的關系，可以定義界面上的光柵方向。
─ 藍色坐標系代表光柵坐標系，黑色坐標系代表界面坐標系。
─ 通過設置指向（關于z軸旋轉）（Orientation (Rotation about z-Axis)）和關于y軸旋轉180?（Rotation about y-Axis by 180?），在界面坐標系中，光柵坐標系進行了旋轉。
─ 我們還將在遠離光柵的探測器平面中顯示衍射階數(shù)，以給出光柵方向。
關于z軸旋轉的圖示
使用鋸齒光柵說明指向（關于z軸旋轉）（Orientation (Rotation about z-Axis)）。
光柵關于y軸是非對稱的，所以+1st和-1st階的衍射效率并不是對稱的。所以，我們可以很容易地從檢測到的衍射階數(shù)看到光柵旋轉引起的效果。
指向（關于z軸旋轉）:0°
注意：默認坐標系的所有基本矢量（x，y，z矢量）完全相同。
指向（關于z軸旋轉）: 30°
注意：方向角度的定義為：
─ 關于界面坐標軸。
─ 逆時針方向。
展開 光波導上的光柵分析和平滑調制光柵參數(shù)
4.打開足跡和光柵分析工具并設置光學裝置
5.足跡和光柵分析工具
6.光柵參數(shù)和相關范圍的選擇
?可以同時改變一個或兩個光柵參數(shù)。
?參數(shù)空間的采樣可以相對粗略，因為隨后將在計算點之間應用插值技術。
?該表列出了光柵的所有可用參數(shù)。對于在一個區(qū)域內引入調制光柵參數(shù)，不允許使用改變光路的參數(shù)（如周期等）。
7.查找表的計算
在配置所需的光柵參數(shù)變化后，可以通過單擊計算查找表來計算生成的光柵特性并將其存儲在查找表中。
查找表是針對在足跡和光柵分析工具的第一步中確定的光柵參數(shù)和 FOV 模式的定義變化計算的。
展開 VirtualLab：光波導上的光柵分析和平滑調制光柵參數(shù)
摘要
為了控制用于 AR/MR 應用的光導設備的均勻性和效率，有必要在某些區(qū)域，例如 在擴展和輸出耦合光柵區(qū)域，引入變化的光柵參數(shù)，例如填充因子或光柵高度值。
為此，VirtualLab Fusion 能夠在一個區(qū)域內引入平滑變化的光柵參數(shù)，其中可以以非常不同的方式配置所需的變化。這還包括一個工具，用于研究針對特定入射條件和光柵參數(shù)提供的衍射效率。這個例子解釋了如何應用這些工具。
2. 建模任務的說明
在光導上引入連續(xù)調制的光柵參數(shù)（例如，填充因子）。
3. 帶有附加引導的常規(guī)工作流程
起點是一個現(xiàn)有的、可執(zhí)行的光導系統(tǒng)，它具有基本的幾何配置（所需的距離和定位的光柵區(qū)域）和光柵規(guī)格（方向、周期、階數(shù)）。
? Construction of a Light Guide [Use Case]
? Light Guide Layout Design Tool [Use Case]
需要參數(shù)調制的區(qū)域必須使用真實的光柵結構進行配置。
? How to Set Up a Lightguide with Real Grating Structures [Use Case]
? Simulation of 1D-1D Pupil Expander with Real Gratings [Use Case]
足跡和光柵分析工具用于指定光柵參數(shù)變化的所需范圍，在光柵相互作用的指定條件下嚴格計算相應的瑞利系數(shù)，并生成可以定義實際參數(shù)變化的光學設置 .
? Footprint Analysis of Lightguides for AR/MR Applications [Use Case]
注意：光柵調制是為單個光柵區(qū)域定義的。
4.
展開 
VirtualLab運用：受粗糙光柵表面影響的光柵級次效率分析
7.總結
?VirtualLab的光柵工具箱可對任意形狀光柵結構進行嚴格分析(如包含一個附加粗糙面的正弦光柵)。
?對于這種類型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里葉模態(tài)法。
?光柵級次分析器能夠計算全部或特定衍射級次的衍射效率。
?利用VirtualLab光柵工具箱，光柵表面的粗糙度可被加以考慮。因此，由于加工引起的結構差異產生的影響可被估算。
使用界面配置光柵結構
摘要
光柵結構廣泛用于光譜儀、近眼顯示系統(tǒng)等多種應用。VirtualLab Fusion通過應用傅立葉模態(tài)方法（FMM）以簡易的方式提供對任意光柵結構的嚴格分析。在光柵工具箱中，可以通過使用堆棧內的各種接口或/和介質來配置光柵結構。 用于設置堆棧幾何形狀的用戶界面是人性化的，并且可用于生成更復雜的光柵結構。 本用例中，介紹了基于界面的光柵結構的配置具體操作流程。
本用例展示了......
?如何使用界面配置光柵工具箱中的光柵結構，例如：
- 矩形光柵界面
- 過渡點列表界面
- 鋸齒光柵界面
- 正弦光柵界面
?如何在計算之前更改高級選項并檢查定義的結構。
光柵工具箱初始化
?初始化
- 開始?
光柵?
通用光柵光路圖
?注意：使用特殊類型的光柵，例如： 矩形形狀，
可直接選擇特定的光路圖。
光柵結構設置
?首先，必須定義基板（基塊“Base Block”）的厚度和材料。
?在VirtualLab中，光柵結構在所謂的堆棧（stack）中定義。
?堆?？梢愿降交宓囊粋然騼蓚取??例如，選擇第一個界面上的堆棧。
堆棧編輯器
?在堆棧編輯器(Stack Editor)中，可以從目錄中添加或插入界面。
?VirtualLab的目錄提供了幾種類型的界面。 所有界面都可以用來定義光柵。
矩形光柵界面
?一種可能的界面是矩形光柵界面。
?此類界面適用于簡單二元結構的配置。
?在此示例中，由銀制成的光柵位于玻璃基板上。
?為此，增加了一個平面界面，以便將光柵結構與基塊分開。
展開 二維周期光柵結構的配置
摘要
復雜光學光柵結構被廣泛用于多種應用，如光譜儀、近眼顯示系統(tǒng)等。利用傅里葉模態(tài)法(FMM，或稱RCWA) VirtualLab Fusion 提供了一種用于任意光柵結構嚴格分析的簡單方法。利用圖形用戶界面，用戶可以設置堆棧的幾何形狀，從而產生復雜的光柵結構。本案例主要集中于具有二維周期光柵結構的配置。
1. 本案例主要說明：
? 如何在光柵工具箱中配置二維光柵結構，通過：
- 基于介質的定義類型
- 基于表面的定義類型
? 計算前如何改變高級選型并檢查定義的結構。
? 注意：在VirtualLab中，具有二維周期性的光柵結構稱作3D光柵。因此，層狀光柵(一維光柵)被稱為2D光柵。
2. 光柵工具箱初始化
? 初始化
- 開始→
光柵→
一般光柵光路圖(3D光柵)
? 注意：對于特殊類型的光柵，如柱狀光柵，可以直接選擇特定的光路圖。
3. 光柵結構配置
? 首先，必須先定義基底的厚度與材料
? 在VirtualLab中，光柵結構有一個所謂的堆棧進行定義
? 堆?？梢愿綄僭诨椎囊粋然騼蓚?。
? 例如，堆棧選擇附屬在第一表面。
基于介質的定義類型
(例如：柱狀光柵)
1. 堆棧編輯器
? 在堆棧編輯器中，可以從庫中增加和插入界面和介質。
? 為了以特殊材料定義光柵，必須添加兩個平面界面作為邊界。
? 兩個平面界面間的介質可以使均勻的，也可以是調制的。
? 通過使用后者，可以非常有效地描述復雜的光柵結構，如柱狀光柵。、
2. 柱狀光柵介質
? 在庫目錄“LightTrans Defined”中，在柱狀介質庫中可以找到鉻柱。
展開 三維（3D）光柵建模教程
本案例將解釋如何在VirtualLab中進行三維光柵建模
本案例所使用的工具箱為光柵工具箱
基于堆棧結構進行光柵模擬的光柵工具箱具有兩種類型的光柵，分別為二維（2D）光柵和三維（3D）光柵
基于堆棧的光柵元件包含一個基板(base block)，堆棧(stack)則位于基板的邊界上，基板為均勻介質，下圖為三種類型的堆棧-基板結構
建模步驟如下：
1. 進入VirtualLab軟件主窗口，通過解決方案(Solutions)-光柵工具箱(Grating Toolbox)-三維光柵工具箱(3D Grating Toolbox)-一般光柵(General Grating Light Path Diagram)，以創(chuàng)建光路流程圖(light path diagram，簡稱LPD)
2. 雙擊LPD中的一般三維光柵(General Grating 3D)，進入光柵編輯窗口
3. (1)在結構/功能(Structure/Function)子窗口中將第一個光學界面選擇作為堆棧(Use Stack on First Interface)，之后點擊“加載(Load)”進入VirtualLab預設堆棧目錄； (2)選擇體光柵(Volume Grating)；(3)點擊“編輯(Edit)”進入堆棧編輯窗口，如下圖所示
(1)
(2)
(3)
4. 在VirtualLab中，堆棧的定義是通過設定兩個或兩個以上平行光學界面之間填充介質實現(xiàn)的?，F(xiàn)在我們演示如何在由兩個光學界面定義的堆棧中更換填充介質。
展開 傾斜光柵的高級配置
摘要 VirtualLab可以用于分析任意類型的光柵。由于在復雜光學設置中傾斜結構的光柵越來越重要，所以軟件中也加入了傾斜光柵的模型。傾斜光柵建模為特殊的光學介質，可以多樣化地定義其幾何形狀。此外，幾種高級規(guī)范選項也可以在軟件中實現(xiàn)，例如添加完整和部分涂層。這個用例解釋了可用的配置選項，并討論了它們對光柵幾何形狀的影響。
\ 介質目錄中的傾斜光柵介質
? 可以在VirtualLab內嵌的介質目錄中找到內置傾斜光柵介質。? 可以使用它設置復雜的光學光柵結構（所謂的堆棧）并運用傅里葉模態(tài)法分析。
傾斜光柵介質的編輯對話框
? 傾斜光柵介質提供了很多選項去自定義周期性結構。? 首先，需要在基本參數(shù)標簽頁中定義光柵脊和谷的材料。? 這些材料既可從材料目錄中選取，也可通過折射率定義。 傾斜光柵介質的編輯對話框
? 在材料設置下方，可以定義光柵的幾何參數(shù)。? 有如下參數(shù)可選：─ 占空比（相對于光柵的上面或者下面）─ Z方向擴展（在z方向光柵的高度）─ 左傾斜角（光柵脊左側的傾斜角度）─ 右傾斜角（光柵脊右側的傾斜角度）如果傾斜角度相同，可以通過點擊（不）等號關聯(lián)角度設定。 傾斜光柵介質的編輯對話框 ? 為了增加可配置的涂層，需要激活Apply Coating選項。? 這樣，結構示意圖中就出現(xiàn)了附加選項。
傾斜光柵介質的編輯對話框 ? 首先，選擇涂層的材料。? 同樣的，可以從材料目錄中選擇或通過折射率定義材料。? 然后，可以單獨設置涂層每個側面、上面、下面的厚度，如示意圖所示。
傾斜光柵介質的編輯對話框 ? 因為傾斜光柵是通過介質定義的，需要在周期化標簽頁中設置周期。? 因為這種特殊的介質是為了光柵而設計的，所以它總是設定為周期化的。
展開 使用特殊介質的光柵結構的配置
摘要
光柵結構廣泛用于多個應用，如光譜儀、近眼顯示系統(tǒng)等。通過應用傅里葉模態(tài)方法（FMM），VirtualLab Fusion以一種簡單的方法提供了任意光柵結構的嚴格分析。在光柵軟件包中，通過使用堆棧中的多個界面或/和介質可以配置光柵結構。用于設置堆棧的幾何結構的用戶界面是友好型的，可以用于產生更加復雜的光柵結構。在這個用例中，解釋了基于特殊介質光柵結構的配置。
該用例展示了…
? 在光柵工具箱中通過使用特殊介質如何配置光柵結構，如：
傾斜光柵介質
體光柵介質
? 如何在計算前改變高級選項&檢查定義的結構
光柵工具箱初始化
? 初始化
開始->
光柵->
通用光柵光路圖
? 注意：對于特殊類型光柵的使用，如體光柵，可以直接選擇特定的光路圖
光柵結構設置
? 首先，需要定義基底（底座）材料和厚度
? 在VirtualLab中，光柵結構在所謂的堆棧中定義
? 堆棧可以固定到基底的一邊或兩邊
? 這個例子中，第一個界面上的堆棧已經選中
堆棧編輯器
堆棧編輯器
涂層傾斜光柵介質
? 在目錄分類“LightTrans定義”中，可以找到涂層傾斜光柵介質。
展開 基于Rsoft軟件的達曼光柵仿真
2.2、達曼光柵仿真
首先根據(jù)達曼光柵的使用條件設置相關參數(shù)，
模塊：DiffractMOD
激光波長：266nm
光柵介質折射率：1.56
偏振：TE
入射角度：0°
設置好初始環(huán)境條件，然后創(chuàng)建達曼光柵結構。上圖為RSoft主界面，藍色三角形為光源處，紫色框為光柵周期范圍，需要設置光柵周期的XYZ大小，然后利用紅色框內的各種模組在周期內創(chuàng)建達曼光柵結構。
根據(jù)優(yōu)化得來的達曼光柵結構參數(shù)，利用各種模組在紫色框內創(chuàng)建相關結構，然后進行仿真可以得到達曼光柵各級次的衍射能量，其不均勻度小于3%。
3、總結
利用RSoft軟件的DiffractMOD模塊可以很準確的得到衍射光柵各級次的衍射效率。
最后,有相關需求歡迎通過公眾號"320科技工作室"聯(lián)系我們
展開 
VirtualLab：具有連續(xù)調制光柵區(qū)域的光波導化
這個例子取自：
? 構建波導 [用例]
? 波導板布局設計工具 [用例]
配置光柵區(qū)域的真實光柵結構，這是應用光柵參數(shù)連續(xù)或平滑變化之前的必要步驟：
? 如何設置具有真實光柵結構的波導 [用例]
? 使用真實光柵模擬一維-一維光瞳擴展元件 [用例]
光束步跡和光柵分析工具用于指定光柵參數(shù)變化的所需范圍，并針對特定條件（波長和方向）預先計算相應的瑞利系數(shù)。下一步，生成光學設置，其中可以定義平滑參數(shù)變化：
? AR/MR 應用波導的步跡分析 [用例]
? 光波導上的光柵分析和平滑調制的光柵參數(shù) [用例]
注意：光柵調制是針對各個光柵區(qū)域定義的。
步跡和光柵分析
在步跡和光柵分析工具的幫助下，光柵特性（復值）被預先計算并存儲在查找表中，用于選定參數(shù)的指定范圍（例如填充因子）。根據(jù)可用的效率調制范圍選擇填充因子的初始范圍。更多信息可參見：
光柵分析和在波導上的平滑調制光柵參數(shù)
初始系統(tǒng)的生成
? 具有所謂光柵參數(shù)調制功能的光波導設置由步跡和光柵分析工具生成（包括光柵特性）。
? Uniformity Detector 用于定義優(yōu)化的評價函數(shù)。
定義光柵區(qū)域的調制函數(shù)
? 打開光波導組件中區(qū)域的編輯對話框；光柵特性和查找表存儲在光柵區(qū)域中。
? 編輯光柵參數(shù)調制功能，使其定義為可編程功能，光柵參數(shù)的預期線性調制由開始和結束位置的值定義（EPE 從左到右邊界，外耦合器從上到下）。
初始系統(tǒng)的生成
在分別為 EPE 和耦出光柵定義調制后，可以通過 Optical Setup > New Parameter Optimization 啟動參數(shù)優(yōu)化文檔。
優(yōu)化設置-選擇參數(shù)
? 分別為EPE 和耦出光柵選擇調制開始和結束位置的填充因子值。
展開 [VirtualLab] 光學系統(tǒng)中的光柵建?！獙嵗懻?/span>
摘要
光柵是當前光學中最常用的衍射光學元件。如今已常用于復雜光學系統(tǒng)，與其他組件協(xié)同作用。因此，迫切需要對系統(tǒng)內部的光柵進行分析，從而評估系統(tǒng)的性能。我們將通過實例說明如何在VirtualLab Fusion對系統(tǒng)中的光柵建模。并將對光柵的對準、光柵級次通道設置以及光柵角度響應等問題進行討論。
2. VirtualLab Fusion中的光柵建?！攀? ? 單光柵分析
?通過主窗口“光柵”菜單，可以進入僅針對光柵的特殊評估環(huán)境。
?它有助于分析和可視化光柵的衍射特性，例如衍射角度和效率。
? 系統(tǒng)內的光柵建模
?在常規(guī)光學設置中，可以將光柵組件插入系統(tǒng)的任何位置。
?這樣可以對系統(tǒng)內的光柵進行建模，從而在考慮光柵可能產生的影響的情況下評估系統(tǒng)性能。
兩種建模方法通常可以一起使用，如先優(yōu)化光柵結構本身，然后將其插入系統(tǒng)。
3. 系統(tǒng)中的光柵對準
? 安裝光柵堆棧
?為了描述系統(tǒng)內的光柵，光柵堆棧始終固定在參考表面上（僅平面）。
?參考面在3D系統(tǒng)視圖中可視化，并有助于對齊光柵。
? 堆棧方向
?可以在參考表面的正面或背面安裝光柵堆棧
? 安裝光柵堆棧
- 為了描述系統(tǒng)內的光柵，光柵堆棧始終固定在參考表面上（僅平面）。
- 參考面在3D系統(tǒng)視圖中可視化，并有助于對齊光柵。
? 堆棧方向
- 可以在參考表面的正面或背面安裝光柵堆棧。
- 更改此選項時，必須注意嵌入介質設置。
? 橫向位置
?對系統(tǒng)中的一般場與光柵的相互作用進行建模時，必須考慮光柵的橫向位置。
展開 用于一般光學系統(tǒng)的光柵元件
摘要
光柵是光學中最常用的衍射元件之一。如今，它們經常被用于復雜的系統(tǒng)中，并與其他元件一起工作。在這種情況下，非常需要將光柵不僅僅是作為孤立的元件來模擬，而是與系統(tǒng)的其余部分結合，以評估整個系統(tǒng)性能。VirtualLab Fusion提供了一個獨特的光柵元件，允許在光路中輕松地包含各種不同形狀的光柵，無論是一維周期光柵(層狀)，二維周期光柵，或體(布拉格)光柵。本用例介紹了該元件的功能，包括光柵級次的設置和堆棧的定位。
系統(tǒng)內光柵建模
? 在一般光路中，光柵元件可以插入到系統(tǒng)的任何位置。
? 這使得在一個復雜的系統(tǒng)中對光柵進行建模，并因此評估整個系統(tǒng)的性能成為可能，同時考慮光柵的可能影響。
? 光柵元件可以通過元件 > 單個表面&堆棧 > 光柵找到。
附著光柵堆棧
? 為了描述系統(tǒng)內的光柵，光柵堆?？偸歉街谝粋€虛擬參考面上(僅平面)。
? 元件的大小僅用于在3D光線追跡視圖中顯示；仿真中不考慮孔徑效應。
? 參考面可以在三維系統(tǒng)視圖中可視化，以幫助排列光柵。
? 所應用的光柵結構可以是一維周期(層狀)，也可以是二維周期(交叉光柵)。 堆棧的方向
堆棧的方向可以用兩種方式指定：
它既可以應用在表面的正面，也可以應用在背面(在固體標簽中定義)。
請注意，如果堆棧位于正面，堆棧將繞Z軸旋轉180°。這會影響堆棧的內部坐標系，需要在定義高度輪廓時加以考慮。 基底的處理、菲涅耳損耗和衍射角
? 作為一種慣例，往往忽略基底的影響，例如衍射效率的計算。
? 然而，任何實際的光柵結構必須建立在基底上，因此，我們使用一個平面元件和中間的自由空間延伸對其進行建模。
? 平面的建模包括菲涅耳效應(S矩陣求解器)。
高級選項和信息
? 在求解器菜單中有幾個高級選項可用。
展開 VirtualLab矩形組合光柵建模
建模目的：如何將矩形光柵界面和轉變點列界面(Transition Point List Inerface)進行組合，以構建復雜結構光柵，并進行近場分析和內部場分析
工具箱：光柵工具箱
關鍵詞：矩形光柵界面 轉變點列界面 近場分析 內部場分析
組合光柵結構參數(shù)：
圖1：光柵參數(shù)示意圖
使用VirtualLab光柵工具箱進行建模
1) 操作如下圖(1)(2)：解決方案(Solutions)/光柵工具箱(Grating Toolbox)/二維光柵仿真(2D Grating Simulations)/自定義光柵光路流程圖(General Grating Light Path Diagram)，生成光柵光路圖, 如下圖(3)
(1)
(2)
(3)
圖2：使用VirtualLab光柵工具箱進行建模步驟1)示意圖
2) 雙擊 ，進入光柵編輯窗口(Edit General Grating 2D)/結構與功能子窗口(Structure/Function)，確定基板材料和厚度，并選擇堆棧界面。
圖3：使用VirtualLab光柵工具箱進行建模步驟2)示意圖
3) 進入堆棧界面，即堆棧編輯窗口(Edit)，通過添加(Add)按鈕依次添加平面(Plane Interface)，矩形光柵界面(Rectarngular Grating Interface)以及轉變點列界面(Transition Point List Interface)以構建矩形組合光柵。
展開 