近眼顯示器
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
近眼顯示器的實例教程
上海交通大學的智能顯示實驗室（sdl.sjtu.edu.cn），提出了一種基于五通道波導及二維擴瞳器的近眼顯示。如圖1所示，其基本架構由（1）五通道波導、（2）入耦合光柵（ICG）、（3）出耦合光柵（OCG）所組成。其核心設計思路為將通道1/2/3/4/5的入耦合光柵置于僅包含子視場1/2/3/4/5的獨立區域內，從而實現五通道的視場分割。與傳統波導相比，一個顯著特征是，五個入耦合光柵在位置上是錯開的。
圖1. 五通道波導架構圖
與基于雙通道視場分割的美國微軟的HoloLens 2波導方案相比，基于五通道視場分割的波導方案具有更大的視場角。如圖2所示，以折射率為1.8的波導為例，雙通道的對角FOV上限為48度，而五通道可達到124度，甚至超過了美國Meta公司的Orion碳化硅方案（其視場角為70度）。
圖2. 單/雙/三/四/五通道波導方案的視場角FOV上限與折射率的關系
為驗證方案的技術可行性，在VirtualLab Fusion軟件的賦能下，課題組重點研究了四臺階及二維柱狀光柵的衍射效率、波導的視場角上限、以及出瞳均勻性問題。如圖3所示，對于486/546/633 nm的波長，鋸齒光柵和四臺階光柵的衍射效率分別為58/69/58%和52/61/54%。以50%為基準的話，鋸齒光柵和四臺階光柵的波長帶寬分別為290 nm和218 nm。如圖4所示，對于二維柱狀光柵，其各個衍射級次（包括T(-1,0)、R(0,0)、R(-1,±1)和R(0,±1)）的效率則可通過光柵高度進行調控。至于二維出瞳擴展，如圖5所示，于30 mm × 21 mm的出瞳區域，通過自定義參數關聯與下降單純形算法優化，得出了70個出耦合子光柵的衍射效率，分析了各出瞳的電磁場或光強。
展開 摘要
高效率地將光耦合到光波導結構中是許多應用中的重要問題，如背光，光學互連器以及近眼顯示器等。眾所周知，傾斜光柵在這類應用中可以實現單色光的高效耦合。通過本例，介紹了嚴格的傅立葉模態方法對傾斜光柵的優化。結果顯示對于預定義的方向級次，優化后的光柵衍射效率超過90％。此外，還研究了光柵斜率偏差的影響。
2. 建模任務
3. 參數優化結果
4. 容差分析結果
5. 文件和技術信息
對于背光系統、光內連器和近眼顯示器等許多應用來說，將光高效地耦合到引導結構中是一個重要的問題。對于這種應用，傾斜光柵以能夠高效地耦合單色光而聞名。在本例中，提出了利用嚴格傅里葉模態方法（FMM，也稱為RCWA）對傾斜光柵的優化方法。優化后的光柵的衍射效率超過90%。此外，還研究了其對光柵的傾角偏差和圓角邊緣的影響。
摘要
摘要
在基于波導的近眼顯示器的設計中，關鍵問題在于內耦合和外耦合光柵的配置。 作為多通道成像系統，必須確保所有輸出通道之間光分布的均勻性。 在此示例中，在VirtualLab中優化了一組外耦合光柵，從而生成了均勻光分布的多個通道。 對于光柵建模和衍射效率計算的優化，本示例采用了嚴格的傅立葉模態方法。
設計任務
結果
文件信息
摘要
高效率地將光耦合到光波導結構中是許多應用中的重要問題，如背光，光學互連器以及近眼顯示器等。眾所周知，傾斜光柵在這類應用中可以實現單色光的高效耦合。通過本例，介紹了嚴格的傅立葉模態方法對傾斜光柵的優化。結果顯示對于預定義的方向級次，優化后的光柵衍射效率超過90％。此外，還研究了光柵斜率偏差的影響。
2. 建模任務
3. 參數優化結果
4. 容差分析結果
5. 文件和技術信息
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對于背光系統、光內連器和近眼顯示器等許多應用來說，將光高效地耦合到引導結構中是一個重要的問題。對于這種應用，傾斜光柵以能夠高效地耦合單色光而聞名。在本例中，提出了利用嚴格傅里葉模態方法（FMM，也稱為RCWA）對傾斜光柵的優化方法。優化后的光柵的衍射效率超過90%。此外，還研究了其對光柵的傾角偏差和圓角邊緣的影響。
摘要
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基于五通道波導及二維擴瞳器的近眼顯示11個月前
上海交通大學的智能顯示實驗室（sdl.sjtu.edu.cn），提出了一種基于五通道波導及二維擴瞳器的近眼顯示。如圖1所示，其基本架構由（1）五通道波導、（2）入耦合光柵（ICG）、（3）出耦合光柵（OCG）所組成。其核心設計思路為將通道1/2/3/4/5的入耦合光柵置于僅包含子視場1/2/3/4/5的獨立區域內，從而實現五通道的視場分割。
摘要
對于背光系統、光內連器和近眼顯示器等許多應用來說，將光高效地耦合到引導結構中是一個重要的問題。對于這種應用，傾斜光柵以能夠高效地耦合單色光而聞名。在本例中，提出了利用嚴格傅里葉模態方法（FMM，也稱為RCWA）對傾斜光柵的優化方法。優化后的光柵的衍射效率超過90%。此外，還研究了其對光柵的傾角偏差和圓角邊緣的影響。
摘要
對于背光系統、光內連器和近眼顯示器等許多應用來說，將光高效地耦合到引導結構中是一個重要的問題。對于這種應用，傾斜光柵以能夠高效地耦合單色光而聞名。在本例中，提出了利用嚴格傅里葉模態方法（FMM，也稱為RCWA）對傾斜光柵的優化方法。優化后的光柵的衍射效率超過90%。此外，還研究了其對光柵的傾角偏差和圓角邊緣的影響。
摘要
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2. 建模任務
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超高分辨率量子點發光二極管打開“元宇宙”通路
開發可在微小空間輸出海量信息的極高分辨率近眼顯示器，是進入“元宇宙”的重要途徑。量子點材料因具有高色純度、高發光效率等優異特性，在發光顯示領域具有廣闊應用前景。
我們新的光波導產品體現了公司在衍射光柵技術領域的突破，該技術在配合客戶端，如近眼顯示器的設計方面更有效。
實際上，新的光波導表面結構在光柵面和支撐基板之間沒有留任何的偏置層，另外，它是由強聚合物（Strong Polymer）而不是散亂分布的樹脂制成。使用 DigiLens當前的全息記錄工藝可以輕松制作這種光柵結構，這也讓公司能夠輕松滿足更為廣泛的客戶要求。
