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單個光學元件的表面形狀可以是球面或變形（垂直和水準子午線的光焦度不同）。光焦度通常僅在陣列的一個表面上，而第二個表面通常是平面的。在 OpticStudio 中對此設置進行建模的最簡單方法之一是使用陣列物件 (array object)。提供的範例，選擇了 Lenslet Array 1 物件， 它由矩形體陣列組成，每個矩形體的前表面為平面，後表面為使用者自訂數目的重複曲面。

Alvarez變焦是一個了不起的光學系統，其中光學變焦是由自由曲面鏡頭的橫向位移提供的。這篇解釋了 Alvarez 變焦鏡頭的主要原理，並包括在 Zemax OpticStudio 中對 Alvarez 變焦鏡頭計算和建模的演示。Luis Walter Alvarez（生於1911 年 6 月 13 日 – 卒於1988 年 9 月 1 日）是美國實驗物理學家、發明家和教授。

在此示例中，我們將使用840 nm中心波長，60 nm FWHM光源，該光源透過以下方式在空氣中提供5μm的軸向分辨率：這些光譜特性來自Superlum市售的超發光二極管，它具有生物成像的共同波長和足夠高的分辨率的帶寬。 我們將忽略準直光學，而是從入射光束進入干涉儀開始。

體積全像在許多類型的光學系統中很受歡迎，例如：抬頭顯示器（HUD）、擴增實境（AR）和虛擬實境（VR）的頭戴型顯示器（HMD）。全像能夠將光線繞射到任何所需的角度，其波長和角度的選擇性使其能夠創造更輕、更緊密的光學系統。OpticStudio長期以來一直支持理想全像的模擬。然而，為了準確地說明體積全像的特性，除了考慮繞射光線的傳播方向外，還必須考慮繞射效率、材料收縮或折射率變化等因素。

但光線追跡上，我們是使用不同的方法來描述的。光線追跡的處理方式是如同上面第一張圖表的。過程中只有三條光線：入射、穿透以及反射。你可以隨意的放大檢視，永遠只有三條線。膜層本身不用光線追跡來處理，而用不同的函數來操作。對於光線追跡，光學相位的超前或延遲都是沿著光線觀察的。Zemax OpticStudio直接追跡光線到基板的位置，忽略中間的膜層及其厚度。膜層被假設鍍在基板表面之前。

在 OpticStudio 中創建的光學設計可以無縫轉換為原始 CAD 元件，並且所有光學資訊都完好無損。使用 OpticsBuilder，機構工程師可以創建複雜的透鏡邊緣、安裝特徵和模組外殼，同時利用 Zemax 光線追跡直接查看這些元件如何影響光學性能。在這種情況下，鏡頭邊緣可能會為雜散光提供路徑以污染圖像。

許多設計過程需要兩種不同的光學理論/算法來分別處理光束在自由空間和微結構中的傳播，而其他一些過程僅使用純光線追跡來達到目標。由於模擬技術發展迅速，因此本文可能沒有涵蓋所有可用方法。如果用戶提供新訊息或有任何要求，請隨時與我們聯繫，我們可以相應地更新本文。

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因此，當我們要計算一條光線的OPD時，此光線會從物面出發後一路追跡穿過光學系統，最終到達像面後，在循原方向後退追跡到 “參考球面”。此參考球面的球心是主光線與像面的交點，半徑是主光線與像面交點到主光線與出瞳面的焦點。然後我們就計算這條光線的總光程，並扣去主光線的光程 (因此主光線的光程差永遠為零，因為他本身就是零的參考點)。

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。 作者 Sean Lin and Michael Cheng 附件下載 聯系工作人員獲取附件 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。

本博客系列闡述了如何使用Ansys Zemax軟件將立方體衛星從最初的光學設計轉變為光機械封裝，以便進行光機熱耦合系統性能（STOP）分析。 在設計了光學系統后，可以對有效載荷的光機械進行建模。通過Creo Parametric中的Ansys Zemax OpticsBuilder，將光學模型導出到計算機輔助設計（CAD）環境的過程變得簡化而直觀。

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。

使用光線資料庫檢視器讀取ZRD檔光線的路徑長度可以在ZRD檔中讀取，這些檔是光線資料庫檔。下一步是在ZRD檔中運行光線跟蹤和保存光線。點擊分析(Analyze)>光線資料庫檢視器，可以顯示照射到探測器17上的光線的路徑長度。將“使用字串(Apply Filter)”設置為H17來過濾照射到探測器17上的光線。

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。

https://support.zemax.com/hc/zh-cn/articles/1500005577722 在普通的AR系統中，光通過全息圖耦合到波導中，從而將相關信息從顯示器傳輸到眼睛。波導的優點是它很大程度上是透明的，不會阻擋來自現實世界的光。

所有這三種解決方案都可以在物理光學傳播 (POP) 中的 OpticStudio 中建模。一旦確定了由這些解決方案中的任何一個定義的光束的輸入分佈，就會使用 POP 將光束傳播通過感興趣的光學系統。

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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。

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 （點擊查看）中建模的初步設計。

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