近眼顯示系統(tǒng)的案例
基于五通道波導(dǎo)及二維擴(kuò)瞳器的近眼顯示
上海交通大學(xué)的智能顯示實(shí)驗(yàn)室（sdl.sjtu.edu.cn），提出了一種基于五通道波導(dǎo)及二維擴(kuò)瞳器的近眼顯示。如圖1所示，其基本架構(gòu)由（1）五通道波導(dǎo)、（2）入耦合光柵（ICG）、（3）出耦合光柵（OCG）所組成。其核心設(shè)計(jì)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(chǎng)1/2/3/4/5的獨(dú)立區(qū)域內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)五通道的視場(chǎng)分割。與傳統(tǒng)波導(dǎo)相比，一個(gè)顯著特征是，五個(gè)入耦合光柵在位置上是錯(cuò)開的。
圖1. 五通道波導(dǎo)架構(gòu)圖
與基于雙通道視場(chǎng)分割的美國(guó)微軟的HoloLens 2波導(dǎo)方案相比，基于五通道視場(chǎng)分割的波導(dǎo)方案具有更大的視場(chǎng)角。如圖2所示，以折射率為1.8的波導(dǎo)為例，雙通道的對(duì)角FOV上限為48度，而五通道可達(dá)到124度，甚至超過(guò)了美國(guó)Meta公司的Orion碳化硅方案（其視場(chǎng)角為70度）。
圖2. 單/雙/三/四/五通道波導(dǎo)方案的視場(chǎng)角FOV上限與折射率的關(guān)系
為驗(yàn)證方案的技術(shù)可行性，在VirtualLab Fusion軟件的賦能下，課題組重點(diǎn)研究了四臺(tái)階及二維柱狀光柵的衍射效率、波導(dǎo)的視場(chǎng)角上限、以及出瞳均勻性問(wèn)題。如圖3所示，對(duì)于486/546/633 nm的波長(zhǎng)，鋸齒光柵和四臺(tái)階光柵的衍射效率分別為58/69/58%和52/61/54%。以50%為基準(zhǔn)的話，鋸齒光柵和四臺(tái)階光柵的波長(zhǎng)帶寬分別為290 nm和218 nm。如圖4所示，對(duì)于二維柱狀光柵，其各個(gè)衍射級(jí)次（包括T(-1,0)、R(0,0)、R(-1,±1)和R(0,±1)）的效率則可通過(guò)光柵高度進(jìn)行調(diào)控。至于二維出瞳擴(kuò)展，如圖5所示，于30 mm × 21 mm的出瞳區(qū)域，通過(guò)自定義參數(shù)關(guān)聯(lián)與下降單純形算法優(yōu)化，得出了70個(gè)出耦合子光柵的衍射效率，分析了各出瞳的電磁場(chǎng)或光強(qiáng)。
展開 透視融合近距離顯示系統(tǒng)的ASAP仿真
透視融合近距離顯示系統(tǒng)的ASAP仿真
自從2012年4月谷歌發(fā)布谷歌眼鏡，可穿戴式移動(dòng)設(shè)備成為各廠商發(fā)展下一代移動(dòng)設(shè)備的焦點(diǎn)，各種類似的可穿戴移動(dòng)設(shè)備逐漸受到人們的關(guān)注， 但是谷歌眼鏡受到更大的關(guān)注，主要在于其結(jié)構(gòu)的小巧，具有極佳的便攜性，另外搭配谷歌的安卓系統(tǒng)能夠保證良好的用戶體驗(yàn)， 使看似科幻的谷歌眼鏡能夠真正用于每個(gè)人日常生活和工作。
谷歌眼鏡技術(shù)上的一個(gè)亮點(diǎn)就是透視融合技術(shù)。通過(guò)這種光學(xué)系統(tǒng)，能夠?qū)⒐雀柩坨R內(nèi)部小型顯示器的圖像在人眼視網(wǎng)膜上呈現(xiàn)無(wú)窮遠(yuǎn)虛像， 使得用戶可以透過(guò)眼鏡可以同時(shí)看到由眼鏡折射的光產(chǎn)生的虛擬圖像和現(xiàn)實(shí)環(huán)境。實(shí)現(xiàn)了投影圖像與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的重疊。 本文基于ASAP對(duì)這種光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真。
通過(guò)ASAP能夠模擬出任意光軸取向及各種參數(shù)條件下的單軸晶體錐光干涉圖，這是一種程序易編、參數(shù)易調(diào)、結(jié)果即時(shí)呈現(xiàn)的行之有效的方法。 只需更改相應(yīng)命令語(yǔ)句中的數(shù)值，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體光軸方向、光束發(fā)散角、晶體厚度、入射波長(zhǎng)以及起、檢偏器夾角等參數(shù)的更改， 方便快捷地 (從運(yùn)行到給出結(jié)果，整個(gè)過(guò)程不足 10 s) 獲得不同參數(shù)條件下的各種錐光干涉圖，并據(jù)此分析錐光干涉圖樣的特征及其變化規(guī)律。
展開 利用界面配置光柵結(jié)構(gòu)
摘要
光學(xué)光柵結(jié)構(gòu)在多種應(yīng)用中被廣泛使用，如光譜儀、近眼顯示系統(tǒng)等。VirtualLab 利用傅里葉模態(tài)方法(FMM)提供了對(duì)各種光柵結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格分析功能。在光柵工具箱中，光柵結(jié)構(gòu)可以通過(guò)不同的插入表面和/或者材料堆棧配置。堆棧的幾何結(jié)構(gòu)通過(guò)友好的用戶界面設(shè)置，并更加復(fù)雜的光柵結(jié)構(gòu)同樣可以利用堆棧表達(dá)。在本實(shí)用案例中，闡述了基于界面的光柵結(jié)構(gòu)外形設(shè)置。
1. 案例展示內(nèi)容
? 如何使用界界面在光柵工具箱中配置光柵結(jié)構(gòu)：
- 矩形光柵界面
- 轉(zhuǎn)換點(diǎn)列表界面
- 鋸齒光柵界面
- 正弦光柵界面
? 如何在計(jì)算前改變高級(jí)選項(xiàng)&檢查定義的結(jié)構(gòu)。
2. 光柵工具箱初始化
3. 光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置
? 首先，必須定義基底(Base Block)的厚度和材料。
? 在VirtualLab中定義光柵的結(jié)構(gòu)稱作Stack。
? Stack可以附著在基底的一側(cè)或兩側(cè)
? 例如，選擇在第一個(gè)表面上的Stack。
4. Stcak 編輯器
? 在Stcak 編輯器中，界面可以從庫(kù)中添加或插入。
? VirtualLab 的庫(kù)中提供了多種類型的界面。而且所有這些表面類型都可用于定義一個(gè)光柵
5. 矩形光柵界界面
6. 矩形光柵界面參數(shù)
7. 高級(jí)選項(xiàng)&信息
轉(zhuǎn)接點(diǎn)列表界面
1. 轉(zhuǎn)接點(diǎn)列表界面
2. 轉(zhuǎn)接點(diǎn)列表參數(shù)
3. 高級(jí)選項(xiàng)&信息
正弦光柵界界面
1. 正弦光柵界面
2.
展開 構(gòu)造二維周期性光柵結(jié)構(gòu)
復(fù)雜光柵結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于光譜儀、近眼顯示系統(tǒng)等領(lǐng)域。VirtualLab Fusion 軟件用傅立葉模態(tài)法（FMM,或者RCWA）一種簡(jiǎn)易的仿真方法來(lái)嚴(yán)格分析任意的光柵結(jié)構(gòu)。使用圖形用戶界面，可以設(shè)置堆棧的幾何圖形，從而生成復(fù)雜的光柵結(jié)構(gòu)。 此例程主要用于構(gòu)建具有二維周期性特征的光柵。
? 光柵工具箱中構(gòu)建二維光柵的方法 ? 基于介質(zhì)定義的類型 ? 基于界面定義的類型
? 計(jì)算之前修改高級(jí)選項(xiàng)和檢查定義的結(jié)構(gòu)的方法。
? 提示：在VirtualLab軟件中的光柵結(jié)構(gòu)中，表現(xiàn)為二維周期性的被稱作 三維光柵。同樣的，層狀光柵（一維周期性）被稱作二維光柵。
初始化光柵工具箱
通用光柵光路圖（三維光柵） General Grating Light Path Diagram(3D Gratings)
光柵菜單欄(Grating) ?
?
開始菜單欄 (Start)?
?
初始化
Path Diagram(3D Gratings))
設(shè)置光柵結(jié)構(gòu)
?
首先，需要定義基底(Base Block)的厚度和介質(zhì)。
?
VirtualLab中光柵結(jié)構(gòu)在堆棧(stack) 中定義。
?
可以在基底的前表面、后表面或者前后表面同時(shí)添加堆棧(stack)。
展開 
VirtualLab：構(gòu)造二維周期性光柵結(jié)構(gòu)
復(fù)雜光柵結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于光譜儀、近眼顯示系統(tǒng)等領(lǐng)域。VirtualLab Fusion 軟件用傅立葉模態(tài)法（FMM,或者RCWA）一種簡(jiǎn)易的仿真方法來(lái)嚴(yán)格分析任意的光柵結(jié)構(gòu)。使用圖形用戶界面，可以設(shè)置堆棧的幾何圖形，從而生成復(fù)雜的光柵結(jié)構(gòu)。此例程主要用于構(gòu)建具有二維周期性特征的光柵。
? 光柵工具箱中構(gòu)建二維光柵的方法 ? 基于介質(zhì)定義的類型 ? 基于界面定義的類型
? 計(jì)算之前修改高級(jí)選項(xiàng)和檢查定義的結(jié)構(gòu)的方法。
? 提示：在VirtualLab軟件中的光柵結(jié)構(gòu)中，表現(xiàn)為二維周期性的被稱作 三維光柵。同樣的，層狀光柵（一維周期性）被稱作二維光柵。
初始化光柵工具箱
? 初始化
? 開始菜單欄 (Start)?
光柵菜單欄(Grating) ?
通用光柵光路圖（三維光柵） General Grating Light Path Diagram(3D Gratings)
? 提示：對(duì)于特殊類型的光柵，例如柱形光柵，
可以在光柵工具箱中直接點(diǎn)擊柱形光柵光路
圖（三維光柵）(Pillar Grating Light
Path Diagram(3D Gratings))
設(shè)置光柵結(jié)構(gòu)
? 首先，需要定義基底(Base Block)的厚度和介質(zhì)。
? VirtualLab中光柵結(jié)構(gòu)在堆棧(stack) 中定義。
? 可以在基底的前表面、后表面或者前后表面同時(shí)添加堆棧(stack)。
? 例如，圖中在前表面添加了堆棧(stack)。
基于材料定義光柵的類型（例程：柱形光柵）
堆棧編輯器
在堆棧編輯器(Stack Editor)中，界面和材料可以從中目錄(catalog) 中添加。
? 為了用一種特殊的介質(zhì)定義光柵，需要添加兩個(gè)平面界面，作為介質(zhì)的邊界。
展開 光波導(dǎo)：主流AR眼鏡的核心顯示技術(shù)
李琨，浙江大學(xué)光電系本科畢業(yè)，美國(guó)加州伯克利大學(xué)電子工程系博士畢業(yè)，主要研究方向包括光學(xué)成像系統(tǒng)、光電子器件、半導(dǎo)體激光器和納米技術(shù)等。現(xiàn)就職位于美國(guó)舊金山灣區(qū)的Rokid R-lab，擔(dān)任光學(xué)研究科學(xué)家和多個(gè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。
光波導(dǎo)，
一個(gè)應(yīng)AR眼鏡需求而生的光學(xué)方案
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)與虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)是近年來(lái)廣受關(guān)注的科技領(lǐng)域，它們的近眼顯示系統(tǒng)都是將顯示器上的像素， 通過(guò)一系列光學(xué)成像元件形成遠(yuǎn)處的虛像并投射到人眼中。
不同之處在于，AR眼鏡需要透視(see-through)，既要看到真實(shí)的外部世界，也要看到虛擬信息，所以成像系統(tǒng)不能擋在視線前方。這就需要多加一個(gè)或一組光學(xué)組合器(optical combiner)，通過(guò)“層疊”的形式， 將虛擬信息和真實(shí)場(chǎng)景融為一體，互相補(bǔ)充，互相“增強(qiáng)”。
圖 1. (a) 虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)近眼顯示系統(tǒng)的示意圖;
(b) 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)近眼顯示系統(tǒng)的示意圖。
NED：近眼顯示(Near-eye display，簡(jiǎn)稱NED)
AR設(shè)備的光學(xué)顯示系統(tǒng)通常由微型顯示屏和光學(xué)元件組成。概括來(lái)說(shuō)，目前市場(chǎng)上的AR眼鏡采用的顯示系統(tǒng)就是各種微型顯示屏和棱鏡、自由曲面、BirdBath、光波導(dǎo)等光學(xué)元件的組合，其中光學(xué)組合器的不同，是區(qū)分AR顯示系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。
微型顯示屏，用來(lái)為設(shè)備提供顯示內(nèi)容。它可以是自發(fā)光的有源器件，比如發(fā)光二極管面板像micro-OLED和現(xiàn)在很熱門的micro-LED，也可以是需要外部光源照明的液晶顯示屏(包括透射式的LCD和反射式的LCOS)，還有基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的數(shù)字微鏡陣列(DMD, 即DLP的核心)和激光束掃描儀(LBS)。
展開 VirtualLab：構(gòu)造二維周期性光柵結(jié)構(gòu)
復(fù)雜光柵結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于光譜儀、近眼顯示系統(tǒng)等領(lǐng)域。VirtualLab Fusion 軟件用傅立葉模態(tài)法（FMM,或者RCWA）一種簡(jiǎn)易的仿真方法來(lái)嚴(yán)格分析任意的光柵結(jié)構(gòu)。使用圖形用戶界面，可以設(shè)置堆棧的幾何圖形，從而生成復(fù)雜的光柵結(jié)構(gòu)。此例程主要用于構(gòu)建具有二維周期性特征的光柵。
? 光柵工具箱中構(gòu)建二維光柵的方法 ? 基于介質(zhì)定義的類型 ? 基于界面定義的類型
? 計(jì)算之前修改高級(jí)選項(xiàng)和檢查定義的結(jié)構(gòu)的方法。
? 提示：在VirtualLab軟件中的光柵結(jié)構(gòu)中，表現(xiàn)為二維周期性的被稱作 三維光柵。同樣的，層狀光柵（一維周期性）被稱作二維光柵。
初始化光柵工具箱
? 初始化
? 開始菜單欄 (Start)?
光柵菜單欄(Grating) ?
通用光柵光路圖（三維光柵） General Grating Light Path Diagram(3D Gratings)
? 提示：對(duì)于特殊類型的光柵，例如柱形光柵，
可以在光柵工具箱中直接點(diǎn)擊柱形光柵光路
圖（三維光柵）(Pillar Grating Light
Path Diagram(3D Gratings))
設(shè)置光柵結(jié)構(gòu)
? 首先，需要定義基底(Base Block)的厚度和介質(zhì)。
? VirtualLab中光柵結(jié)構(gòu)在堆棧(stack) 中定義。
? 可以在基底的前表面、后表面或者前后表面同時(shí)添加堆棧(stack)。
? 例如，圖中在前表面添加了堆棧(stack)。
基于材料定義光柵的類型（例程：柱形光柵）
堆棧編輯器
在堆棧編輯器(Stack Editor)中，界面和材料可以從中目錄(catalog) 中添加。
? 為了用一種特殊的介質(zhì)定義光柵，需要添加兩個(gè)平面界面，作為介質(zhì)的邊界。
展開 昀光科技硅基OLED亮相光博會(huì)，數(shù)字驅(qū)動(dòng)消除運(yùn)動(dòng)模糊
在第25屆中國(guó)國(guó)際光電博覽會(huì)上，昀光科技攜其最新的硅基OLED微顯示器產(chǎn)品和數(shù)字驅(qū)動(dòng)技術(shù)驚艷亮相，吸引了眾多參觀者的關(guān)注。
其中，型號(hào)為SRS5025的1.32英寸硅基OLED微顯示器尤為搶眼。該產(chǎn)品擁有2560*2560的顯示分辨率，刷新率更是突破3600Hz，結(jié)合先進(jìn)的數(shù)字驅(qū)動(dòng)技術(shù)，有效消除了運(yùn)動(dòng)模糊，并實(shí)現(xiàn)了綠色護(hù)眼功能。此外，該微顯示器還支持HDR顯示特性，大幅提升了對(duì)比度和色域，為近眼顯示系統(tǒng)帶來(lái)了前所未有的視覺(jué)體驗(yàn)。
數(shù)字驅(qū)動(dòng)，成功消除運(yùn)動(dòng)模糊
昀光科技1.32英寸硅基OLED微顯示器采用數(shù)字驅(qū)動(dòng)技術(shù)，刷新率高達(dá)3600Hz以上，有效消除運(yùn)動(dòng)模糊，降低用戶使用頭顯設(shè)備時(shí)出現(xiàn)暈動(dòng)癥的可能性。
在當(dāng)前XR體驗(yàn)中，運(yùn)動(dòng)模糊通常在人頭部運(yùn)動(dòng)過(guò)程中同一畫面保持較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)產(chǎn)生；在一個(gè)刷新周期內(nèi)，隨著用戶頭部的運(yùn)動(dòng)，顯示器畫面始終停留在同一幀，直到下一幀更新。而運(yùn)動(dòng)模糊也是用戶在使用頭顯時(shí)產(chǎn)生暈動(dòng)癥的主要原因。傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)通過(guò)使用插黑技術(shù)來(lái)減少運(yùn)動(dòng)模糊，其原理就是縮短一幀畫面保持時(shí)間。例如，20%插黑意味著一幀畫面只有20%的時(shí)間是顯示狀態(tài)，而剩余的80%時(shí)間屏幕是熄滅的。為了進(jìn)一步減弱運(yùn)動(dòng)模糊，就需要加大顯示熄滅比例，但這并非沒(méi)有限制。隨著顯示熄滅比例的增加，屏幕的瞬時(shí)亮度需求也會(huì)相應(yīng)提高，不僅影響器件壽命，同時(shí)還可能引入嚴(yán)重的有害頻閃。
數(shù)字驅(qū)動(dòng)技術(shù)則不同。它在一個(gè)顯示幀內(nèi)顯示多個(gè)子幀，且每個(gè)子幀包含的信息各不相同。例如昀光科技數(shù)字驅(qū)動(dòng)配置30個(gè)子幀，刷新率從120Hz幀率提升至3600Hz場(chǎng)頻。
顯示幀拆分之后，每個(gè)子幀顯示時(shí)間極短，遠(yuǎn)低于人眼可察覺(jué)的極限，極大縮短了同一畫面保持時(shí)間。每個(gè)子幀對(duì)應(yīng)的亮滅時(shí)間比例不同，插黑效率相比模擬插黑提升了30倍。
展開 [VirtualLab] 構(gòu)造二維周期性光柵結(jié)構(gòu)
復(fù)雜光柵結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于光譜儀、近眼顯示系統(tǒng)等領(lǐng)域。VirtualLab Fusion 軟件用傅立葉模態(tài)法（FMM,或者RCWA）一種簡(jiǎn)易的仿真方法來(lái)嚴(yán)格分析任意的光柵結(jié)構(gòu)。使用圖形用戶界面，可以設(shè)置堆棧的幾何圖形，從而生成復(fù)雜的光柵結(jié)構(gòu)。 此例程主要用于構(gòu)建具有二維周期性特征的光柵。
? 光柵工具箱中構(gòu)建二維光柵的方法 ? 基于介質(zhì)定義的類型 ? 基于界面定義的類型
? 計(jì)算之前修改高級(jí)選項(xiàng)和檢查定義的結(jié)構(gòu)的方法。
? 提示：在VirtualLab軟件中的光柵結(jié)構(gòu)中，表現(xiàn)為二維周期性的被稱作 三維光柵。同樣的，層狀光柵（一維周期性）被稱作二維光柵。
初始化光柵工具箱
? 初始化
? 開始菜單欄 (Start)?
光柵菜單欄(Grating) ?
通用光柵光路圖（三維光柵） General Grating Light Path Diagram(3D Gratings)
? 提示：對(duì)于特殊類型的光柵，例如柱形光柵，
可以在光柵工具箱中直接點(diǎn)擊柱形光柵光路
圖（三維光柵）(Pillar Grating Light
Path Diagram(3D Gratings))
設(shè)置光柵結(jié)構(gòu)
? 首先，需要定義基底(Base Block)的厚度和介質(zhì)。
? VirtualLab中光柵結(jié)構(gòu)在堆棧(stack) 中定義。
? 可以在基底的前表面、后表面或者前后表面同時(shí)添加堆棧(stack)。
展開 衍射級(jí)次偏振態(tài)的研究
摘要
光柵結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)應(yīng)用場(chǎng)景，如光譜儀、近眼顯示系統(tǒng)、脈沖整形等。快速物理光學(xué)軟件VirtualLab Fusion通過(guò)使用傅里葉模態(tài)方法(FMM，也稱為RCWA)，為任意光柵結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格分析提供了通用和方便的工具。為此，復(fù)雜的一維或二維周期結(jié)構(gòu)可以使用界面和調(diào)制介質(zhì)進(jìn)行配置，這允許任何類型的光柵形貌進(jìn)行自由的配置。在此用例中，詳細(xì)討論了衍射級(jí)次的偏振態(tài)的研究。
任務(wù)說(shuō)明
簡(jiǎn)要介紹衍射效率與偏振理論
某個(gè)衍射級(jí)次（??）的效率表示有多少的輻射功率被衍射到這個(gè)特定的級(jí)次中。它是由復(fù)數(shù)值瑞利系數(shù)計(jì)算出來(lái)的，瑞利系數(shù)包含了每個(gè)衍射級(jí)次（矢量）電磁場(chǎng)的全部信息。瑞利系數(shù)本身是由FMM對(duì)光柵的特征值問(wèn)題進(jìn)行嚴(yán)格分析的結(jié)果。
如果在TE/TM坐標(biāo)系(CS)中給出瑞利系數(shù)，則可以計(jì)算衍射效率：
其中，n_in/n_out為覆蓋層和襯底層的折射率，?_in/?_out為所分析的階次的入射角和衍射角。此外，??表示輻射光的振幅。
如果瑞利系數(shù)沿??、??和??給出瑞利系數(shù)，則必須應(yīng)用以下方程：
因此，必須考慮所給出的瑞利系數(shù)的坐標(biāo)系。默認(rèn)情況下，光柵坐標(biāo)系中為。
光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)
研究了一種矩形光柵結(jié)構(gòu)。
為了簡(jiǎn)化設(shè)置，選擇光柵配置，只允許零階(R_0)反射傳播。
根據(jù)上述參數(shù)選擇以下光柵參數(shù)：
光柵周期：250 nm
填充因子：0.5
光柵高度：200 nm
材料n_1：熔融石英（來(lái)自目錄）
材料n_2：二氧化鈦（來(lái)自目錄）
偏振態(tài)分析
現(xiàn)在，用TE偏振光照射光柵，并應(yīng)用圓錐入射角（??）變量。
如前所述，瑞利系數(shù)的平方振幅將提供關(guān)于特定級(jí)次的偏振態(tài)的信息。
展開 VirtualLab：衍射級(jí)次偏振態(tài)的研究
光柵周期：250 nm
光柵高度：490 nm
填充因子：0.5
n_1：1.46
n_2：2.08
光柵#2——結(jié)果
這兩幅圖對(duì)比之下再次顯示出非常好的匹配度，特別是圖表的趨勢(shì)。
與參考文獻(xiàn)相比，仿真中光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，存在一些小的偏差。由于缺乏關(guān)于實(shí)際的更詳細(xì)的光柵結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，這種簡(jiǎn)化是必要的。
文檔信息
拓展閱讀
- 超稀疏介質(zhì)納米線柵偏振器
- 抗反射蛾眼結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格分析與設(shè)計(jì)
使用特殊介質(zhì)的光柵結(jié)構(gòu)的配置
摘要
光柵結(jié)構(gòu)廣泛用于多個(gè)應(yīng)用，如光譜儀、近眼顯示系統(tǒng)等。通過(guò)應(yīng)用傅里葉模態(tài)方法（FMM），VirtualLab Fusion以一種簡(jiǎn)單的方法提供了任意光柵結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格分析。在光柵軟件包中，通過(guò)使用堆棧中的多個(gè)界面或/和介質(zhì)可以配置光柵結(jié)構(gòu)。用于設(shè)置堆棧的幾何結(jié)構(gòu)的用戶界面是友好型的，可以用于產(chǎn)生更加復(fù)雜的光柵結(jié)構(gòu)。在這個(gè)用例中，解釋了基于特殊介質(zhì)光柵結(jié)構(gòu)的配置。
該用例展示了…
? 在光柵工具箱中通過(guò)使用特殊介質(zhì)如何配置光柵結(jié)構(gòu)，如：
傾斜光柵介質(zhì)
體光柵介質(zhì)
? 如何在計(jì)算前改變高級(jí)選項(xiàng)&檢查定義的結(jié)構(gòu)
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(duì)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(jié)構(gòu)設(shè)置
? 首先，需要定義基底（底座）材料和厚度
? 在VirtualLab中，光柵結(jié)構(gòu)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(gè)例子中，第一個(gè)界面上的堆棧已經(jīng)選中
堆棧編輯器
堆棧編輯器
涂層傾斜光柵介質(zhì)
? 在目錄分類“LightTrans定義”中，可以找到涂層傾斜光柵介質(zhì)。
展開 VirtualLab：衍射級(jí)次偏振態(tài)的研究
光柵周期：250 nm
光柵高度：490 nm
填充因子：0.5
n_1：1.46
n_2：2.08
光柵#2——結(jié)果
這兩幅圖對(duì)比之下再次顯示出非常好的匹配度，特別是圖表的趨勢(shì)。
與參考文獻(xiàn)相比，仿真中光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，存在一些小的偏差。由于缺乏關(guān)于實(shí)際的更詳細(xì)的光柵結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，這種簡(jiǎn)化是必要的。
文檔信息
拓展閱讀
- 超稀疏介質(zhì)納米線柵偏振器
- 抗反射蛾眼結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格分析與設(shè)計(jì)
VirtualLab Fusion：衍射級(jí)次偏振狀態(tài)的研究
摘要
光柵結(jié)構(gòu)廣泛用于光譜儀，近眼顯示系統(tǒng)等多種光學(xué)系統(tǒng)。VirtualLab Fusion通過(guò)應(yīng)用傅立葉模態(tài)法（FMM），以簡(jiǎn)易的方式提供對(duì)任意光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格分析。在光柵工具箱中，可以在堆棧中使用界面或/和介質(zhì)來(lái)配置周期性結(jié)構(gòu)。 用于設(shè)置堆棧幾何形狀的用戶界面非常人性化，并且允許生成更復(fù)雜的光柵。在該用例中，討論了由FMM實(shí)現(xiàn)衍射級(jí)次偏振狀態(tài)的研究。
概述
?本文的主題是光在周期性微結(jié)構(gòu)處的衍射后的偏振態(tài)。
?為此，如示意圖所示，在示例性二元光柵結(jié)構(gòu)和錐形入射處研究零級(jí)反射光。
?為了在特定示例中討論該主題，在第二部分中根據(jù)Passilly等人的工作（2008年）選擇光柵配置和相應(yīng)參數(shù)。
衍射級(jí)次的效率和偏振
?通常，為了表征光柵的性能，給出了傳播級(jí)次的效率（η）。
?該效率值包括該特定級(jí)次的所有光的能量，但并不區(qū)分最終出現(xiàn)的不同偏振狀態(tài)。
?在嚴(yán)格模擬光柵效率的過(guò)程中，例如利用傅里葉模態(tài)法，通過(guò)使用復(fù)數(shù)場(chǎng)求解均勻介質(zhì)的波動(dòng)方程（也稱為亥姆霍茲方程）。
?因此，對(duì)于每個(gè)衍射級(jí)次（??）和偏振態(tài)，算法的結(jié)果以復(fù)數(shù)值瑞利系數(shù)給出。
?特定級(jí)次（??）的效率表示入射光的功率與輸出衍射級(jí)的光功率之間的關(guān)系。它是從瑞利系數(shù)計(jì)算出來(lái)的。
光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)
?此處探討的是矩形光柵結(jié)構(gòu)。
?為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，選擇光柵的配置，僅使反射中的零級(jí)次（R0）傳播光線。
?因此，選擇以下光柵參數(shù)：
- 光柵周期：250 nm
- 填充系數(shù)：0.5
- 光柵高度：200 nm
- 材料n1：熔融石英
- 材料n2：TiO2（來(lái)自目錄）
偏振狀態(tài)分析
?使用不同錐形入射角（φ）的TE偏振光照射光柵。
展開 衍射級(jí)次偏振狀態(tài)的研究
摘要
光柵結(jié)構(gòu)廣泛用于光譜儀，近眼顯示系統(tǒng)等多種光學(xué)系統(tǒng)。VirtualLab Fusion通過(guò)應(yīng)用傅立葉模態(tài)法（FMM），以簡(jiǎn)易的方式提供對(duì)任意光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格分析。在光柵工具箱中，可以在堆棧中使用界面或/和介質(zhì)來(lái)配置周期性結(jié)構(gòu)。 用于設(shè)置堆棧幾何形狀的用戶界面非常人性化，并且允許生成更復(fù)雜的光柵。在該用例中，討論了由FMM實(shí)現(xiàn)衍射級(jí)次偏振狀態(tài)的研究。
概述
?本文的主題是光在周期性微結(jié)構(gòu)處的衍射后的偏振態(tài)。
?為此，如示意圖所示，在示例性二元光柵結(jié)構(gòu)和錐形入射處研究零級(jí)反射光。
?為了在特定示例中討論該主題，在第二部分中根據(jù)Passilly等人的工作（2008年）選擇光柵配置和相應(yīng)參數(shù)。
衍射級(jí)次的效率和偏振
?通常，為了表征光柵的性能，給出了傳播級(jí)次的效率（η）。
?該效率值包括該特定級(jí)次的所有光的能量，但并不區(qū)分最終出現(xiàn)的不同偏振狀態(tài)。
?在嚴(yán)格模擬光柵效率的過(guò)程中，例如利用傅里葉模態(tài)法，通過(guò)使用復(fù)數(shù)場(chǎng)求解均勻介質(zhì)的波動(dòng)方程（也稱為亥姆霍茲方程）。
?因此，對(duì)于每個(gè)衍射級(jí)次（??）和偏振態(tài)，算法的結(jié)果以復(fù)數(shù)值瑞利系數(shù)給出。
?特定級(jí)次（??）的效率表示入射光的功率與輸出衍射級(jí)的光功率之間的關(guān)系。它是從瑞利系數(shù)計(jì)算出來(lái)的。
光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)
?此處探討的是矩形光柵結(jié)構(gòu)。
?為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，選擇光柵的配置，僅使反射中的零級(jí)次（R0）傳播光線。
?因此，選擇以下光柵參數(shù)：
- 光柵周期：250 nm
- 填充系數(shù)：0.5
- 光柵高度：200 nm
- 材料n1：熔融石英
- 材料n2：TiO2（來(lái)自目錄）
偏振狀態(tài)分析
?使用不同錐形入射角（φ）的TE偏振光照射光柵。
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