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衍射光波導目前應用于 AR Glass 和 AR HUD 較多，越來越多的工程師們開始針對此課題進行研究，仿真及設計。衍射光波導方案主要有體全息衍射光波導（VHG）和表面浮雕衍射光波導（SRG）兩種方案。本次研討會主要針對大家關心的 Zemax OpticStudio 在這兩類衍射光波導課題上可提供的解決方案進行介紹，也會涉及大家常問問題的回答。

2.光柵可以將光衍射成具有特定不同方向的幾束光束。為了探究光柵對光傳播的影響，可以使用交互式模擬，使光線從光源通過光學系統的傳播可視化。 3.可以通過照度傳感器收集射線并分析均勻性，傳感器允許計算光的輻照度(W/m2)或照度(Lux)。通過模擬結果，可以在波導的輸出耦合區域探索來自520nm均勻顯示源的輻照度。模擬完成后，雙擊XMP打開輻照度圖，并檢查均勻性。

2.光柵可以將光衍射成具有特定不同方向的幾束光束。為了探究光柵對光傳播的影響，可以使用交互式模擬，使光線從光源通過光學系統的傳播可視化。 3.可以通過照度傳感器收集射線并分析均勻性，傳感器允許計算光的輻照度(W/m2)或照度(Lux)。通過模擬結果，可以在波導的輸出耦合區域探索來自520nm均勻顯示源的輻照度。模擬完成后，雙擊XMP打開輻照度圖，并檢查均勻性。

原文信息原文標題：“基于光線場追跡的國產3D可視化衍射光波導仿真模塊研究”第一作者：覃嘉佳通訊作者：宋強，劉祥彪, 張善文，段輝高，周常河 增強現實（AR）技術作為新興人機交互模式，其近眼顯示領域中，AR 衍射光波導技術因輕量化、小型化等優勢成為核心發展方向。高品質衍射光波導的設計優化離不開專業仿真軟件。

AR 衍射光波導的設計仿真與分析簡介目前 AR 衍射光波導發展迅速，對于衍射光波導的設計與仿真也在整體設計中起到重要的作用。本文重點介紹國產光學軟件 OAS (Optical Advanced Software) 對 AR 衍射光波導的設計與仿真分析，可以同時分析宏觀的幾何光線追跡和微觀衍射光柵的跨尺度仿真，分析整體系統的傳輸效率及成像效果。

2022年4月6日下午，由武漢宇熠與 Ansys Zemax 聯合舉辦的“使用 Zemax OpticStudio 設計AR衍射光波導”線上研討會圓滿結束。 本次研討會的主講老師是來自 Ansys Zemax 的高級應用工程師——谷晨風。

傳統的入射耦合光柵設計僅致力于提高一階衍射效率，卻未考慮光波導中衍射光的多次相互作用，因此存在不足。本研究中，為優化耦合光柵設計，引入了入射耦合表面浮雕光柵的背耦合損耗（BCL），以及到達出射耦合光柵的光功率與入射光功率的比值（定義為波導光效率，OEW）。通過在波導與光柵之間插入中間層，我們展示了一種兼具獨特角度選擇性與高衍射效率的簡單有效的方案。

傳統的入射耦合光柵設計僅致力于提高一階衍射效率，卻未考慮光波導中衍射光的多次相互作用，因此存在不足。本研究中，為優化耦合光柵設計，引入了入射耦合表面浮雕光柵的背耦合損耗（BCL），以及到達出射耦合光柵的光功率與入射光功率的比值（定義為波導光效率，OEW）。通過在波導與光柵之間插入中間層，我們展示了一種兼具獨特角度選擇性與高衍射效率的簡單有效的方案。

OAS 軟件在案例中的應用光波導設計利用OAS的布局設置，更改光波導的需求參數，OAS可以直接生成相應初始光波導結構，包含光源、耦入光柵、耦出光柵、轉向光柵、眼盒等。設置好入射光的波長，光線尺寸等光線信息，光源到光波導的距離、視場、入射光介質、眼盒的尺寸、光波導材料，耦入耦出光柵的方向周期等等一系列參數，能夠通過內部算法計算得出。

衍射光波導可以改變光信息傳播的方向和能量，進而引導光信息從波導內部傳輸到人眼，其核心和難點在于出瞳處均勻的復制N次入射光瞳，使出瞳面積/出光面積大幅度增大。這種設計極大的優化了系統結構，使得AR光學成像系統體積急劇縮小，引起產業矚目。基于此，Ansys將于8月20日推出「衍射光波導的HUD聯合工作流」主題網絡研討會。

附件下載聯系工作人員獲取附件AR系統通常使用全息圖將光耦合到波導中，從而將光從顯示引擎傳輸到佩戴者的眼睛。本文演示了如何在 OpticStudio 中使用全息圖表面作為平面波導結構內的耦合器。推薦閱讀第二部分：Ansys Zemax | 模擬 AR 系統中的全息光波導：第二部分。簡介增強現實 (AR) 是一種將在屏幕上的虛擬世界與現實世界的場景結合并交互的技術。

AR系統通常使用全息圖將光耦合到波導中，從而將光從顯示引擎傳輸到佩戴者的眼睛。本文演示了如何在 OpticStudio 中使用全息圖表面作為平面波導結構內的耦合器。(聯系我們獲取文章附件) 推薦閱讀第二部分：ZEMAX | 模擬 AR 系統中的全息光波導：第二部分 簡介 增強現實 (AR) 是一種將在屏幕上的虛擬世界與現實世界的場景結合并交互的技術。

衍射波導AR HUD核心器件關鍵參數本次仿真案例采用一維衍射波導架構，配置輸入耦合光柵與輸出耦合光柵，依托全反射實現光路傳輸，核心器件參數標準化設定如下。

附件下載聯系工作人員獲取附件AR 系統通常使用全息圖將光耦合到波導中。本文展示了如何繼續改進本系列文章的第一部分中建模的初步設計。簡介AR是一種允許屏幕上的虛擬世界與現實場景結合并交互的技術。本文演示了如何繼續改進在文章 Ansys Zemax | 模擬 AR 系統中的全息光波導：第一部分中的系統。

優化后的入耦合光柵為鋸齒形結構，鍍銀層后非偏振光平均衍射效率達0.747，為整個波導系統提供了高效的光耦合能力。圖4 （a）入射耦合光柵結構示意圖；（b）入射耦合光柵衍射耦合效率Zemax精準驗證隨機掩模光柵的成像性能在隨機掩模光柵的設計中，掩模的隨機分布是否會影響成像質量，是方案可行性的關鍵驗證點。

此外，光學仿真還可以幫助設計人員評估衍射光柵將光耦合到波導的效率，并展示了如何調控光的傳播方式，以適應后續波導的形狀和尺寸。與此同時，它們還可以對如何組合波前以形成特定圖樣進行建模。

03/第一耦入結構第一耦入結構采用矩形光柵，其主要作用并非單純入耦，而是優先利用一級透射衍射建立右眼傳播模式。矩形光柵通過固定方向的光柵矢量，將部分入射能量以m=+1級衍射形式耦合進入波導，并沿右眼方向傳播。由于矩形光柵并非100%衍射，因此仍保留一定比例的0級透射光。該0級光不會直接損耗，而是繼續沿原傳播方向在波導內部傳輸。

（截至6月30日） 對于從事光學設計工作的同行，無論是初學者還是大神都值得花時間一看，相信它會為您在拓展企業產品時，提供新的思路和方法，話不多說，以下為視頻簡介↓↓↓ 《精選視頻》01 用 Zemax OpticStudio設計AR衍射光波導本視頻主要針對大家關心的 Zemax OpticStudio 在體全息衍射光波導（VHG）和表面浮雕衍射光波導（SRG）這兩類衍射光波導課題上可提供的解決方案進行介紹

為了模擬光在波導中的傳播，我們在全息圖表面之后再添加5個表面。前4個表面模擬波導的側邊，光在那里發生全反射 (TIR) 并從最后一個表面離開波導材料。接下來，我們可以使用主光線求解使每個鏡面的中心都位于主光線上。主光線求解只適用于坐標間斷面，所以我們需要在每個表面之前添加坐標間斷。

初始化光波導組件光波導結構的構造光波導通道的配置在光波導曲面添加區域在區域內添加光柵在Grating子部分中，可以配置光柵的主要特性，如光柵周期和方向。類似于光波導部件，可以針對每個單獨的光柵區域在區域通道部分中限定傳播通道。限定在光波導表面上的不同區域的通道可以與周圍表面的主通道不同，并且因此與周圍表面的主通道獨立地配置。