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、耦入光柵、轉(zhuǎn)向光柵和耦出光柵）對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行光線追跡，軟件可以輸出眼盒的能量分布，后續(xù)也可以通過軟件來進(jìn)行均勻性，成像的MTF分析等：圖4.2 AR 衍射光波導(dǎo)追跡結(jié)構(gòu)與光路圖。

? 在第一步中，VirtualLab將搜索存在哪些光路。在第二步中，場沿著已找到的路徑傳播。? 光路搜索意味著識別哪些光路/光柵區(qū)域存在哪些入射和出射通道。? 這是通過默認(rèn)為1的信道分辨率精度完成的。 6. 路徑可視化(非序列光線\光場追跡)? 在3D視圖中僅顯示入射檢測器的路徑參數(shù)控制所有場的非序列路徑的可視化。

（光線追跡后的系統(tǒng)圖）（像面的輻照度分布圖）總結(jié)本案例通過 OAS 光學(xué)軟件，對衍射光波導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了全面且深入的光學(xué)性能分析。不僅借助光線追跡直觀呈現(xiàn)了系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)，還通過像面輻照度分布精準(zhǔn)定位了雜散光問題及其來源。基于這些分析結(jié)果，為后續(xù)對透鏡準(zhǔn)直系統(tǒng)的膜層優(yōu)化、材料選擇改進(jìn)等系統(tǒng)優(yōu)化措施提供了明確方向。

比如在激光整形中，你需要知道目標(biāo)面上的光斑是不是均勻；在顯微物鏡分析中，你需要知道焦區(qū)三維場分布；在DOE或SLM設(shè)計(jì)中，你需要知道不同衍射級次如何疊加；在高數(shù)值孔徑系統(tǒng)中，你甚至還要考慮非傍軸條件下的矢量效應(yīng)。所有這些，都離不開合理的傳播算法。 所謂場追跡，可以簡單理解為：不再只關(guān)心一束光“走到哪里”，而是關(guān)心它在傳播過程中振幅、相位、偏振和空間頻譜如何變化。

在[12]中已經(jīng)討論了序列場追跡（其中命名為“對流單鄰近似”），對一個(gè)包含初始（光源）到終止（探測器）光路系統(tǒng)，它生成一個(gè)非零輸入的。這里，我們將這種方法推廣到一般情況，我們也稱之為非序列場追跡。 舉一個(gè)簡單的例子，我們來討論光路樹的結(jié)構(gòu)，這個(gè)例子是一個(gè)包含了一個(gè)光源、兩個(gè)平板和一個(gè)用于計(jì)算光場的探測器的光學(xué)系統(tǒng)。裝置如圖3所示。

相干光場重采樣特性可用于在第二透鏡處重現(xiàn)光場，并合成具有透鏡的足夠空間采樣的新光線網(wǎng)格。 圖8 大倍率遠(yuǎn)焦望遠(yuǎn)鏡致使第二透鏡的欠采樣。 相干標(biāo)量場分析 新光線合成之后，它們可以通過系統(tǒng)被追跡，而沒有相干光線錯(cuò)誤，所得到的場可以分析。相干光場的能量、相位和波前可以用相干標(biāo)量場分析工具進(jìn)行研究。圖9顯示了具有用紅色框出的可用繪圖選項(xiàng)的標(biāo)量場菜單。

，實(shí)現(xiàn)亞波長結(jié)構(gòu)在光線追跡仿真中的精準(zhǔn)復(fù)刻。

光線追跡的應(yīng)用領(lǐng)域光線追跡廣泛應(yīng)用于光學(xué)系統(tǒng)仿真，特別是在系統(tǒng)的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光的波長時(shí)。這種尺寸差異允許光線追跡將光近似為光線，而忽略其波狀屬性，從而可簡化計(jì)算，提升仿真的速度和計(jì)算效率。對于小于光波長的系統(tǒng)，光線追跡的有效性會變低，因?yàn)?em>衍射和干涉等波動(dòng)現(xiàn)象會占據(jù)主導(dǎo)地位。在這種情況下，電磁場分析（例如時(shí)域有限差分（FDTD）或嚴(yán)格耦合波分析（RCWA）更為合適，因?yàn)槠鋾紤]上述影響。

光線追跡的應(yīng)用領(lǐng)域 光線追跡廣泛應(yīng)用于光學(xué)系統(tǒng)仿真，特別是在系統(tǒng)的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光的波長時(shí)。這種尺寸差異允許光線追跡將光近似為光線，而忽略其波狀屬性，從而可簡化計(jì)算，提升仿真的速度和計(jì)算效率。 對于小于光波長的系統(tǒng)，光線追跡的有效性會變低，因?yàn)?em>衍射和干涉等波動(dòng)現(xiàn)象會占據(jù)主導(dǎo)地位。

將兩個(gè)CL合成為一個(gè)Lens System利用光線追跡引擎可以對柱透鏡組進(jìn)行光線追跡分析，從圖7可以看到在一個(gè)面上沒有聚焦效果，在兩一個(gè)面則具有聚焦效果。圖7. 模式像散轉(zhuǎn)換器VirtualLab Fusion光線追跡結(jié)果場追跡的結(jié)果如圖8所示：可以看到將3階渦旋光轉(zhuǎn)換成了傾斜像散厄米高斯光束圖8.

在[12]中已經(jīng)討論了序列場追跡（其中命名為“對流單鄰近似”），對一個(gè)包含初始（光源）到終止（探測器）光路系統(tǒng)，它生成一個(gè)非零輸入的。這里，我們將這種方法推廣到一般情況，我們也稱之為非序列場追跡。 舉一個(gè)簡單的例子，我們來討論光路樹的結(jié)構(gòu)，這個(gè)例子是一個(gè)包含了一個(gè)光源、兩個(gè)平板和一個(gè)用于計(jì)算光場的探測器的光學(xué)系統(tǒng)。裝置如圖3所示。

結(jié)果：利用光線追跡分析 ? 首先，利用光線追跡分析光在光學(xué)系統(tǒng)中的傳播。 ? 對于該分析，采用內(nèi)嵌的光線追跡系統(tǒng)分析器。 file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd 2. 結(jié)果：通過虛擬屏的掃描 ? 通過將光柵傾斜合適的角度以選擇被探測的波長 (可通過光柵方程計(jì)算該角度)。

原文信息原文標(biāo)題：“基于光線場追跡的國產(chǎn)3D可視化衍射光波導(dǎo)仿真模塊研究”第一作者：覃嘉佳通訊作者：宋強(qiáng)，劉祥彪, 張善文，段輝高，周常河 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)作為新興人機(jī)交互模式，其近眼顯示領(lǐng)域中，AR 衍射光波導(dǎo)技術(shù)因輕量化、小型化等優(yōu)勢成為核心發(fā)展方向。高品質(zhì)衍射光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)優(yōu)化離不開專業(yè)仿真軟件。

3.將光柵參數(shù)文件(JSON)作為面屬性導(dǎo)入Speos，對AR系統(tǒng)亞波長衍射光學(xué)元件的特性進(jìn)行建模。在Speos中，運(yùn)行了光線追跡光度模擬，探索光線如何與基于波導(dǎo)的AR系統(tǒng)相互作用，并從亮度圖中提取關(guān)鍵的人眼感知指標(biāo)。此外，使用observer傳感器從幾個(gè)定義的角度對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行可視化，探索人眼在多個(gè)視點(diǎn)的真實(shí)照明條件下的感知。

由孔徑衍射的光線也可能從光學(xué)器件上面散射進(jìn)入視場內(nèi)。2.FRED如何呈現(xiàn)散射光？ 有幾種方法可以跟蹤散射光。第一種方法是制造一個(gè)光源，再追跡其通過光學(xué)系統(tǒng)的光線。第二種方法是通過系統(tǒng)從探測器的反向逆追跡光線。通過使用任何3D光線追跡軟件程序來顯示雜散光光路是相當(dāng)重要的。光學(xué)工程師可以利用FRED來顯示雜散光發(fā)生的位置。

我們的結(jié)論是，光線追跡追蹤已經(jīng)被可用來模擬從兩個(gè)小孔隙發(fā)出的光的干涉現(xiàn)象，。并且從每個(gè)孔隙發(fā)射的光線的角分布由散射模型確定。在現(xiàn)實(shí)中，光會發(fā)生衍射，所以在觀測平面上最終被探測到的是兩束衍射光束的重疊 [Ref. 1, Section 5.2.5]。然而，這種細(xì)節(jié)在這里被忽略了。

我們的結(jié)論是，光線追跡追蹤已經(jīng)被可用來模擬從兩個(gè)小孔隙發(fā)出的光的干涉現(xiàn)象，。并且從每個(gè)孔隙發(fā)射的光線的角分布由散射模型確定。在現(xiàn)實(shí)中，光會發(fā)生衍射，所以在觀測平面上最終被探測到的是兩束衍射光束的重疊 [Ref. 1, Section 5.2.5]。然而，這種細(xì)節(jié)在這里被忽略了。

光路編輯器結(jié)果呈現(xiàn)點(diǎn)擊場追跡（Profile：General），可以得到相應(yīng)的場追跡的結(jié)果。如圖4，可以看到探測器602顯示的8mm×8mm的區(qū)域內(nèi)只在中心出現(xiàn)了一個(gè)點(diǎn)狀光斑。這是因?yàn)榱慵壍膹?qiáng)度太大，其它衍射級次較弱。為了能夠顯示其它的級次。需要用矩形選區(qū)選中零級光斑，在Manipulation選項(xiàng)中用清除選區(qū)的命令將中心清除。

? 定義一個(gè)理想的光柵，周期2μm，衍射效率為:T0=10%T+1=60%T+2=10%表面1區(qū)域： 打開-/+表面2區(qū)域： 打開+/+[包括T0、T+1、T+2衍射級次]文檔信息拓展閱讀- 平板玻璃的非序列光線追跡分析- 平面或曲面標(biāo)準(zhǔn)具的建模- 統(tǒng)一多通道光波導(dǎo)外耦合光柵的優(yōu)化

10.Czerny-Turner 系統(tǒng)的3D視圖 ?增大平面波光源和孔徑的距離僅是為了更清晰的顯示3D視圖(可在光路編輯器中實(shí)現(xiàn))。?不僅如此，距離減到0.1倍是為了提高視圖的可觀察性。 應(yīng)用示例詳細(xì)內(nèi)容 仿真&結(jié)果 1.結(jié)果：利用光線追跡分析?首先，利用光線追跡分析光在光學(xué)系統(tǒng)中的傳播。