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Zemax高级应用 镀膜光栅及其形貌特征(AR应用)

在增强现实眼镜(AR)中,波导与光栅是一个常用的搭配,波导实现光束的传输,光栅用于实现光束的耦合输入与输出。

最具标志性的设计如微软的HoloLens AR眼镜及索尼的SmartEye Glass 眼镜,在这类的设计中,光栅的设计及使用是一个设计重点也是难点。一方面要考虑光栅的耦合效率,另一方面光栅的杂散光、多级次特性、出瞳控制等等也要考虑,还要考虑工艺加工及成本等等。

裸光栅并不可怕,可怕的是有时候为了增加耦合效率,光栅表面会镀各种各样的膜层 (前方高能,多图预警)。

现在我们可以用zemax来实现镀膜光栅的设计:
1. 支持可达50层的叠代膜层(牛掰啊!)
2. 可实现任意的光栅区域外形,如六边形,五边形,椭圆及其它自定义光栅形状
3. 严格的非序列追迹:同时多视场、多波长、多透射反射衍射级次
4. 严格耦合波(RCWA)算法,精确求解光栅耦合效率
5. 考虑偏振态的影响
6. 可以自定义光栅及膜层材料,及与Zemax材料库兼容
7. 支持的光栅类别有:正弦光栅、倾斜光栅、锯齿光栅、闪耀光栅、方波光栅、体光栅及其他自定义光栅类型
8. 支持多核、多线程并行运算
9. 支持光栅及膜层形貌扫描,图形界面输出
10. 不仅可以进行能量效率分析,还可以还原人眼视觉(真彩色输出)

1. Zemax镀膜光栅图形界面输出(左)及多波长透射、反射级次同时仿真分析(右)

2. 人眼视觉响应:真彩色输出(左)与 能量图分析(右)

3. 任意的光栅区域形状建模

4. 实例:波导光栅的耦合分析

耦合输入与耦合输出的光栅形貌(形貌特征扫描功能)

与专业光栅设计软件设计结果对比: