目前，大多數(shù)創(chuàng)新的增強和混合現(xiàn)實設備都是基于光波導或波導配置，并結合微觀結構來耦合光的進入和輸出。VirtualLab Fusion技術能夠通過應用我們獨特的物理光學方法對這些器件進行詳細的建模，其中包括所有感興趣的影響因素（如相干性、偏振和衍射）。我們通過建立一個簡單的“HoloLens 1”型（1D-1D出瞳放大器）布局模型來演示這種能力，該設備能夠在32°×18°的視場下引導光傳輸。

建模任務

光波導的工作原理

光波導使用內部全反射(TIR)來“捕獲”光波導板內的光。為此，采用光柵耦合入射和出射光，并確保滿足內部全反射條件。

出瞳放大光柵的功能是在某一個方向上(這里是x方向)復制耦合的光瞳，以擴散出瞳，或者換句話說生成人眼觀察區(qū)域。

    在這種類型的設置中，輸出耦合光柵不僅負責將光輸出耦合到觀察者，而且還負責光瞳在第二個方向(這里是y方向)的擴散。

    這種分離式的光瞳擴散是“HoloLens 1”型布局的特征。

布局設計工具

    為了設置這種光波導的橫向布局，可以使用VirtualLab的Layout Design工具（僅在光波導工具箱中可用）。

    此使用案例的參數(shù)對應于默認配置。

    該工具根據(jù)給定的規(guī)格的入射光和人眼觀察區(qū)域提供了一個光波導的光學參數(shù)設置。特別注意的是，光柵區(qū)域的橫向位置和延伸以及光柵周期都是自動設置的。

    定義參數(shù)后，單擊“創(chuàng)建結果”按鈕，然后會創(chuàng)建出光學參數(shù)設置和相應的k布局圖。

查看k布局

k布局圖可以與光波導系統(tǒng)一起作為布局設計工具的副產品創(chuàng)建，也可以通過菜單中的條目獨立生成。

    可以配置以下參數(shù)：

    波長；

    環(huán)境和平板的材料；

    視場角范圍；

    光柵周期和方向。

    結果圖包含以下信息(在k域中)：  

描述材料內部傳播條件的圓(可用方向和k值)。

    在某些光柵區(qū)域后入射光和衍射光的視場延伸、形狀和位置。

    由光柵引入的視場位移的說明。

    任何參數(shù)的調整都會相應地改變圖像。

光波導表面布局

    幾何布局顯示了第一平面表面上的3個光柵：

    光柵#1：耦入光柵

    光柵#2：擴散光柵

    光柵#3：耦出光柵

光柵#1：輸入光柵

耦入光柵被定義在一個矩形區(qū)域內。定義光柵區(qū)域的一般工作流程是：

1. 確定區(qū)域的形狀和直徑；

2. 選擇區(qū)域通道；

3. 定義光柵的周期和方向；

4.指定傳播級次（從正面和背面）；

5.指定透射效率和反射效率。

光柵#2：簡單多邊形區(qū)域中的擴散光柵

擴散光柵被定義在一個多邊形形狀的區(qū)域中。所需區(qū)域通道為‒//+，因此只指定照射到光柵背面的光的反射級次。

光柵#3：輸出光柵

        輸出耦合光柵被定義在一個矩形區(qū)域內。

        區(qū)域通道‒/+和‒/‒需要激活負責擴散和輸出耦合的級次。

結果：三維系統(tǒng)中的光線追跡

有視場中心角度的系統(tǒng)視圖光線：

32°×18°掃描光源（9種模式，不同顏色）輸入的系統(tǒng)視圖光線：

結果：場追跡（真實顏色視圖）

結果：場跟蹤（偽顏色視圖）

橫向均勻性評價

為了評估人眼觀察區(qū)域內的橫向均勻性，提供了均勻性檢測器，它可以在元件列表中找到（在探測器（Detectors）>評價函數(shù)（Merit Functions）>均勻性檢測器下（Uniformity Detector）。該探測器能夠研究在特定位置的特定區(qū)域（如人眼觀察區(qū)域）的橫向能量密度分布。