摘要
在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用（AR/MR）領(lǐng)域的波導(dǎo)器件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，準(zhǔn)確計(jì)算可實(shí)現(xiàn)的光學(xué)性能是其主要任務(wù)之一。除了空間和角度均勻性外，一個(gè)非常重要的量是調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF），它可以評(píng)估最終器件的分辨率能力。在本例中，我們指出了衍射和相干效應(yīng)對(duì)計(jì)算得到的MTF精度的影響。我們會(huì)進(jìn)一步說(shuō)明，一個(gè)準(zhǔn)確和快速的包含這些影響的計(jì)算需要在一個(gè)單一平臺(tái)上結(jié)合高度交互性的模擬技術(shù)。這也使用戶(hù)能夠無(wú)縫地控制復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的精度和速度間的平衡。
任務(wù)說(shuō)明書(shū)
任務(wù)：如何準(zhǔn)確計(jì)算波導(dǎo)的MTF？需要考慮哪些影響？
布局和初始參數(shù)：
耦入耦合器
·理想光柵
·380 nm周期
·效率+1級(jí)次：50%
·效率0級(jí)次：50%（用于背面照明）
耦出耦合器
·二元光柵
·380 nm周期
·高度：50 nm
·填充系數(shù)：50%
光瞳擴(kuò)展器
·二元光柵
·268.7nm周期
·高度50 nm
·填充系數(shù)50%
仿真與設(shè)置：?jiǎn)纹脚_(tái)交互性
連接建模技術(shù)：光源
光源引擎模型
·光束類(lèi)型：平面波束
·直徑：3mm（圓形）
·偏振：線偏振
·波長(zhǎng)：532 nm
·帶寬：0 nm、1 nm、10 nm
針對(duì)具有有限帶寬（時(shí)間相干性）的光源的可用建模技術(shù)：
在此設(shè)置中，有兩種不同的技術(shù)對(duì)光源建模，每種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)將在文檔中討論。
建模技術(shù)的單平臺(tái)交互性
每束光束在復(fù)雜系統(tǒng)中傳播時(shí)都與不同類(lèi)型的光學(xué)元件相互作用。因此，一個(gè)精確的模型需要算法的無(wú)縫交互性，以便能夠處理以下出現(xiàn)的所有方面：
1. 光柵（耦入耦合器、光瞳擴(kuò)展器、耦出耦合器）
2. 自由空間（平板玻璃內(nèi)傳播）
3. 平板玻璃表面的反射
4. 區(qū)域邊界（光柵邊界）
5. 探測(cè)器表面的反射（視野范圍均勻性測(cè)量）
6. 眼睛模型（PSF和MTF計(jì)算）
連接建模技術(shù)：光柵
1. 光柵（耦入耦合器、光瞳擴(kuò)展器、耦出耦合器）
2. 自由空間（平板玻璃內(nèi)傳播）
3. 平板玻璃表面的反射
4. 區(qū)域邊界（光柵邊界）
5. 探測(cè)器表面的反射（視野范圍均勻性測(cè)量）
6. 眼睛模型（PSF和MTF計(jì)算）
周期性微納米結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有建模技術(shù)：
作為一種嚴(yán)格的特征模求解器，傅里葉模態(tài)方法（也稱(chēng)為嚴(yán)格耦合波分析，RCWA）提供了非常高的精度。由于此設(shè)置的時(shí)間較小，計(jì)算速度較快。因此，F(xiàn)MM是提高準(zhǔn)確性和速度的最佳折衷方案。
連接建模技術(shù)：波導(dǎo)板內(nèi)部
1. 光柵（耦入耦合器、光瞳擴(kuò)展器、耦出耦合器）
2. 自由空間（平板玻璃內(nèi)傳播）
3. 平板玻璃表面的反射
4. 區(qū)域邊界（光柵邊界）
5. 探測(cè)器表面的反射（視野范圍均勻性測(cè)量）
6. 眼睛模型（PSF和MTF計(jì)算）
可用的自由空間傳播的建模技術(shù)：
有兩種快速建模技術(shù)可用來(lái)計(jì)算平板玻璃內(nèi)的傳播：
·傅里葉域技術(shù)（包括邊界和孔徑的衍射效應(yīng)）
·幾何傳播（忽略了由邊界和孔徑產(chǎn)生的衍射）
為了選擇合適的技術(shù)，需要考慮計(jì)算結(jié)果！
連接建模技術(shù)：波導(dǎo)表面
1. 光柵（耦入耦合器、光瞳擴(kuò)展器、耦出耦合器）
2. 自由空間（平板玻璃內(nèi)傳播）
3. 平板玻璃表面的反射
4. 區(qū)域邊界（光柵邊界）
5. 探測(cè)器表面的反射（視野范圍均勻性測(cè)量）
6. 眼睛模型（PSF和MTF計(jì)算）
與表面相互作用的可用建模技術(shù)：
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