摘要
在增強現(xiàn)實和混合現(xiàn)實應(yīng)用(AR/MR)領(lǐng)域的波導(dǎo)器件的設(shè)計過程中,準(zhǔn)確計算可實現(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,一個非常重要的量是調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF),它可以評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)對計算得到的MTF精度的影響。我們會進(jìn)一步說明,一個準(zhǔn)確和快速的包含這些影響的計算需要在一個單一平臺上結(jié)合高度交互性的模擬技術(shù)。這也使用戶能夠無縫地控制復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的精度和速度間的平衡。
任務(wù)說明書
任務(wù):如何準(zhǔn)確計算波導(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級次:50%
·效率0級次: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:單平臺交互性
連接建模技術(shù):光源
光源引擎模型
·光束類型:平面波束
·直徑:3mm(圓形)
·偏振:線偏振
·波長:532 nm
·帶寬:0 nm、1 nm、10 nm
針對具有有限帶寬(時間相干性)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)對光源建模,每種技術(shù)的優(yōu)缺點將在文檔中討論。
建模技術(shù)的單平臺交互性
每束光束在復(fù)雜系統(tǒng)中傳播時都與不同類型的光學(xué)元件相互作用。因此,一個精確的模型需要算法的無縫交互性,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. 探測器表面的反射(視野范圍均勻性測量)
6. 眼睛模型(PSF和MTF計算)
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. 探測器表面的反射(視野范圍均勻性測量)
6. 眼睛模型(PSF和MTF計算)
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)置的時間較小,計算速度較快。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. 探測器表面的反射(視野范圍均勻性測量)
6. 眼睛模型(PSF和MTF計算)
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)可用來計算平板玻璃內(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. 探測器表面的反射(視野范圍均勻性測量)
6. 眼睛模型(PSF和MTF計算)
與表面相互作用的可用建模技術(shù):
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