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建模任務(wù) ?在一個表面的光柵區(qū)域中定義光柵方向，使用了“─指向（關(guān)于z軸旋轉(zhuǎn)），使用鋸齒光柵說明。─關(guān)于y軸旋轉(zhuǎn)180?，使用矩形光柵說明。 示例 通過設(shè)置光柵和界面的坐標(biāo)系的關(guān)系，可以定義界面上的光柵方向。─藍色坐標(biāo)系代表光柵坐標(biāo)系，黑色坐標(biāo)系代表界面坐標(biāo)系。

1.摘要 為了控制用于 AR/MR 應(yīng)用的光導(dǎo)設(shè)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(nèi)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。

摘要 為了控制用于 AR/MR 應(yīng)用的光導(dǎo)設(shè)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(nèi)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。

7.總結(jié)?VirtualLab的光柵工具箱可對任意形狀光柵結(jié)構(gòu)進行嚴(yán)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。

光柵形狀本例中光柵的形狀是一維傾斜光柵和二維圓柱柱。用戶可以按照 Lumerical RCWA 和 Zemax OpticStudio 之間的動態(tài)工作流程來構(gòu)建自己的光柵模型。光柵區(qū)形狀在本例中，波導(dǎo)上的光柵區(qū)域形狀為圓形（耦合光柵）和矩形（耦合外光柵）。可以將其中任何一個更改為多邊形。

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(jié)構(gòu)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(zhì)，下圖為三種類型的堆棧-基板結(jié)構(gòu)建模步驟如下： 1

在本示例中，我們使用 RCWA 求解器設(shè)計了一個斜面浮雕光柵 (SRG)，它將用于將光線耦合到單色增強現(xiàn)實 (AR) 系統(tǒng)的波導(dǎo)中。光柵的幾何形狀經(jīng)過優(yōu)化，可將正常入射光導(dǎo)入-1 光柵階次。

下一步，生成光學(xué)設(shè)置，其中可以定義平滑參數(shù)變化：? AR/MR 應(yīng)用波導(dǎo)的步跡分析 [用例]? 光波導(dǎo)上的光柵分析和平滑調(diào)制的光柵參數(shù) [用例] 注意：光柵調(diào)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(fù)值）被預(yù)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）。

建模任務(wù) ? 在一個表面的光柵區(qū)域中定義光柵方向，使用了“─ 指向（關(guān)于z軸旋轉(zhuǎn)），使用鋸齒光柵說明。─ 關(guān)于y軸旋轉(zhuǎn)180?，使用矩形光柵說明。 示例 通過設(shè)置光柵和界面的坐標(biāo)系的關(guān)系，可以定義界面上的光柵方向。─ 藍色坐標(biāo)系代表光柵坐標(biāo)系，黑色坐標(biāo)系代表界面坐標(biāo)系。

該用例展示了…? 在光柵工具箱中通過使用特殊介質(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)? 如何在計算前改變高級選項&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

下一步，生成光學(xué)設(shè)置，其中可以定義平滑參數(shù)變化： ? AR/MR 應(yīng)用波導(dǎo)的步跡分析 [用例] ? 光波導(dǎo)上的光柵分析和平滑調(diào)制的光柵參數(shù) [用例] 注意：光柵調(diào)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(fù)值）被預(yù)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）。

建模目的：如何將矩形光柵界面和轉(zhuǎn)變點列界面(Transition Point List Inerface)進行組合，以構(gòu)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)光柵，并進行近場分析和內(nèi)部場分析工具箱：光柵工具箱關(guān)鍵詞：矩形光柵界面 轉(zhuǎn)變點列界面 近場分析 內(nèi)部場分析組合光柵結(jié)構(gòu)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

2、達曼光柵設(shè)計仿真 達曼光柵結(jié)構(gòu)設(shè)計可以基于matlab或者mathematica軟件進行優(yōu)化，然后在RSoft軟件進行仿真。 2.1、達曼光柵設(shè)計 上圖為達曼光柵的一個周期結(jié)構(gòu)，進行歸一化處理，光柵及其衍射級次能量分布完全由光柵結(jié)構(gòu)中的那些突變點坐標(biāo)（a,b）所決定。通過優(yōu)化突變點坐標(biāo)可以實現(xiàn)特定衍射級次能量的均勻化。

光柵結(jié)構(gòu)廣泛用于光譜儀、近眼顯示系統(tǒng)等多種應(yīng)用。VirtualLab Fusion通過應(yīng)用傅立葉模態(tài)方法（FMM）以簡易的方式提供對任意光柵結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格分析。在光柵工具箱中，可以通過使用堆棧內(nèi)的各種接口或/和介質(zhì)來配置光柵結(jié)構(gòu)。 用于設(shè)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(fù)雜的光柵結(jié)構(gòu)。

本案例主要說明： ? 如何在光柵工具箱中配置二維光柵結(jié)構(gòu)，通過： - 基于介質(zhì)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(jié)構(gòu)。 ? 注意：在VirtualLab中，具有二維周期性的光柵結(jié)構(gòu)稱作3D光柵。因此，層狀光柵(一維光柵)被稱為2D光柵。 2.

VirtualLab Fusion中的光柵建模——概述 ? 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(nèi)的光柵建模 ?在常規(guī)光學(xué)設(shè)置中，可以將光柵組件插入系統(tǒng)的任何位置。

01 說明此示例描述了衍射光柵對正入射寬帶平面波的響應(yīng)。Lumerical提供了一組光柵腳本以及“光柵階數(shù)傳輸”分析組，可以輕松計算常見結(jié)果，例如不同波長的光柵階數(shù)、衍射角和光柵效率，光柵分析組還可用于獲得特定光柵階數(shù)的功率分?jǐn)?shù)。 02 綜述 本例中的衍射光柵是平面上半橢球的二維陣列。

光柵詳細(xì)說明 ?為了演示一維光柵的光柵分析器，我們使用帶HR涂層的正弦光柵。 ?可以在堆棧中指定光柵參數(shù)，并且在光柵組件的編輯對話框中訪問該參數(shù)。 光柵階次分析器設(shè)置 ?定義光柵結(jié)構(gòu)后，可以配置光柵階次分析器。 ?可以指定各種輸出選項。

? 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 ? 計算之前修改高級選項和檢查定義的結(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。

光柵的坐標(biāo)和方向 如圖9所示，光柵位于物體的面1 (Face 1)上。OpticStudio目前只支持一維光柵。假設(shè)光柵在Y方向上是均勻分布的，在XZ平面上具有周期性的分布。在光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置光柵時，應(yīng)注意光柵的方向。 圖9. 光柵總是在面1上。