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我們在一個光學系統中有幾組透鏡元件，它們沿著光軸沿著預定義的軌跡移動，從而提供了光學系統最終焦距（變焦係數）的變化。在 Alvarez變焦鏡頭的情況下，我們有一對所謂的Alvarez鏡頭，這些鏡頭元件相互之間的橫向位移提供了光學系統焦距的變化。傳統變焦鏡頭與 Alvarez變焦鏡頭的主要區別在於，傳統系統鏡頭沿光軸運動，而Alvarez系統鏡頭則沿垂直於光軸的方向運動。

陣列透鏡是照明系統中有用的光學元件。它是將單個光學元件組裝或形成為單個光學元件的二維陣列，用於在照明平面上將光從非均勻分佈空間轉換為均勻輻照度分佈。這篇文章討論了複眼空間光學積分器在數位投影機中的使用，以及如何在 OpticStudio 中對此類元素進行建模。在數位投影器設計中，我們希望確保數位光源在輻照度分佈方面與投影圖像相匹配。

? 通過這種光柵，能夠將光衍射到幾個衍射級次，衍射級次分布在x-和y-方向(由于二維光柵結構)。? 級次越高振幅衰減越快，所以只有0級，1級以及2級貢獻了主要的光強部分。? 這意味著，對于SLM，我們所期望的光分布具有有較高的級次，其光強由區域填充因子決定。

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。

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。

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。

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。

Lumerical RCWA 或 FDTD 來模擬衍射光柵；3.Speos 生成光輻射圖和人眼感知仿真結果。

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。

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。

結論 在本例中使用1-D光柵用于衍射光學元件，為了使模式進一步發展，用戶可以用自己的1-D甚至2-D光柵代替光柵，在一個或兩個方向上衍射光。

? 由于衍射擴散器的優化始于隨機相位，不同的優化過程會產生不同的透過率相位函數 14. 光路圖（LPD）的系統分析 15.總結? VirtualLab Fusion提供易于使用的工具來設計和優化衍射光擴散器元件來生成矩形（擴散線或Top Hats）和任意光圖樣。? 輔助設計步驟也使在衍射光學方面無經驗的光學工程師完成衍射光學元件的設計。

光線追跡分析利用 OAS 光學軟件對該衍射光波導系統進行光線追跡模擬。如圖所示，在完成光線追跡后，清晰展示了光線在整個系統中的傳播軌跡，包括從光源發出，經過一系列光學組件，最終進入衍射光波導部分的全過程。這一過程幫助研究人員準確把握光線走向，為后續分析奠定基礎。像面輻照度分布分析OAS 軟件進一步對像面的輻照度分布進行分析，結果以對數（lg）形式呈現于圖中。

此應用案例演示了通過使用一個位圖文件來設計一個衍射光學元件（DOE）以用于光擴散器來生成一個光圖案。

?由于衍射擴散器的優化始于隨機相位，不同的優化過程會產生不同的透過率相位函數 14. 光路圖（LPD）的系統分析 15.總結?VirtualLab Fusion提供易于使用的工具來設計和優化衍射光擴散器元件來生成矩形（擴散線或Top Hats）和任意光圖樣。?輔助設計步驟也使在衍射光學方面無經驗的光學工程師完成衍射光學元件的設計。

Scenario 573（1.0） 相關案例：DO.003，545相關教程：VirtualLab Fusion-基本工具箱，衍射光學工具箱 1.摘要?這個示例演示了優化衍射擴散器以在遠場生成任意光圖樣。通過迭代傅里葉變換算法（IFTA）來優化反射鏡表面輪廓。?優化過程分為三個步驟。-應用IFTA優化一個透射衍射擴散器的透過率函數。

老師針對大家關心的 Zemax OpticStudio 在這兩類衍射光波導課題上可提供的解決方案進行了介紹，也對大家常常涉及到的問題進行了解答。 本次研討會讓主講老師與參會人員進行了深入的對話與交流，增進了對會議主題的深刻認識，也對如何使用 Zemax OpticStudio 設計AR衍射光波導有了更深的理解和思考。

光束整形＞衍射光學 任務/系統說明 亮點 ?使用空間光調制器（SLM）模擬光束整形?研究SLM像素間非功能性間距的影響 說明：光源 說明：SLM像素陣列 說明：傅立葉透鏡 說明：探測器 結果：3D系統視圖

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。

上述光場偏振特性都是用標量衍射積分所不能解釋的，說明在高數值孔徑系統中，矢量衍射理論才能準確描述光的傳播和聚焦特性。4 結語本文根據矢量衍射理論推導矢量偏振光束的聚焦光場積分表示，并采用MATLAB模擬仿真實現了聚焦光場分布的直觀顯示。