浮雕光栅型波导方案仿真

  • 22 February 2023
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浮雕光栅型光波导示意图

图片来源:https://link.zhihu.com/?target=https%3A//hackernoon.com/fundamentals-of-displaytechnologies-for-augmented-and-virtual-realityc88e4b9b0895

下文是对衍射光波导做的一个大致的介绍,引入了K空间的概念。文中提到的怎么根据波长以及折射率进行参数的计算值得一看。

How to simulate exit pupil expander (EPE) with diffractive optics for augmented reality (AR) system in OpticStudio: part 1 – Knowledgebase (zemax.com)

230407: 二维光栅的优化以及公差分析

http://dx.doi.org/10.1117/12.2645565

 


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这个帖子想分享一些比较宏观的东西,关于更多的技术细节,可以移步:

关于如何使用Zemax的RCWA工具进行EPE的仿真 | Zemax Community

在做系统级别的仿真的时候,可以考虑:

Lumerical RCWA:复杂光栅的建模,动态链接到Zemax OpticStudio系统

Zemax OpticStudio:Light Engine+投影系统+光波导整个系统所成的像以及MTF的计算

Optislang:提供更高阶的优化算法以及强大的数据预处理以及后处理功能

Speos:光学模块+环境的人眼感知以及杂散光分析

Mechanical+ Zemax STAR: 对于紧凑设计的温度分布进行仿真,排除后期温差带来的像质下降风险

 

单独把Zemax OpticStudio内建的功能拎出来说一下:

 

相比Lumerical RCWA,

OpticStudio仅支持一些特定形状的一维光栅的建模。

如果使用user-defined建模,会丢失掉参数化表征光栅的灵活性。

 

相比Optislang,

OpticStudio支持的优化算法相对比较少。

对于变量的预处理只能是线性的,如果是二次或者是幂指形式的关系无法采用简单的方法实现。

如果需要对于数据进行后处理作为评价函数的指标,ZOS的数据处理相对局限,具体能力参考评价函数操作数数学运算部分。(忍不住,贴个相关的资源说明)

The Optimize Tab (sequential ui mode) > Automatic Optimization Group > Merit Function Editor (automatic optimization group) > Optimization Operands by Category > General Math Operands

 

相比Speos,

OpticStudio没有内建的基于人眼的数据处理模块,目前有几个人眼模型可选,这部分在另外一个帖子当中有做说明。

AR/VR相关资料整理 | Zemax Community

在进行环境的搭建上,Zemax的环境资料库比较匮乏,灵活度上没有基于CAD平台的Speos高。

以下由张老师傅翻译的帖子是一个比较好的场景仿真的示例。

室内照明案例分享2—室内场景模拟 | Zemax Community

在杂散光分析这部分,Zemax不能像Speos一样使用区域框选的方式进行光线的筛选,其路径筛选依赖于Filter String,以下帖子有收录Zemax对于杂散光的仿真。

HUD相关的资料集合 | Zemax Community

 

相比于Mechanical+ Zemax STAR,

ZOS对于高低温的建模仅限于温度对于镜片以及其空气间隙的调整,无法仿真单镜片温度梯度分布以及镜片形变带来的影响。

关于ZOS高低温的技术细节,可以参考:

关于Zemax OpticStudio的高低温建模仿真的一些技术细节 | Zemax Community

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