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    [分享]Ansys Zemax | 模擬 AR 系統(tǒng)中的全息光波導(dǎo)：第二部分 [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2023-04-11
    AR 系統(tǒng)通常使用全息圖將光耦合到波導(dǎo)中。本文展示了如何繼續(xù)改進(jìn) 本系列文章的第一部分 （點(diǎn)擊查看） 中建模的初步設(shè)計(jì)。（聯(lián)系我們獲取文章附件） D=i)AZqMPp  
    簡介 lku}I4  
    AR 是一種允許屏幕上的虛擬世界與現(xiàn)實(shí)場景結(jié)合并交互的技術(shù)。 _gxI=EYi  
    本文演示了如何繼續(xù)改進(jìn)在文章模擬 AR 系統(tǒng)中的全息光波導(dǎo)：第一部分中的系統(tǒng)。 sE{A~{a`  
    優(yōu)化系統(tǒng) |hk?'WGc`0  
    從第一部分文章的優(yōu)化得到的最后系統(tǒng)開始優(yōu)化，我們需要進(jìn)一步提高其光學(xué)性能。首先，讓我們收緊規(guī)格參數(shù): kO>F, M  
    設(shè)置入瞳直徑 = 4 mm MIGcV9hf  
    放大 FOV 到 +/- 8度 .-Yhpw>f  
    使波導(dǎo)薄于6 mm，如下所示     fO|oV0Rw  
    `KgIr,Q)  
    這時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們?cè)噲D收緊設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)將會(huì)變得不切實(shí)際。為了解決這個(gè)問題，我們需要限制設(shè)計(jì)參數(shù)，以確保光線遵循滿足物理意義的路徑。我們將使用評(píng)價(jià)函數(shù)中的相關(guān)操作數(shù)強(qiáng)制執(zhí)行以下 3 個(gè)條件： W6:ei.d+NS  
    1.當(dāng)光線應(yīng)該在波導(dǎo)內(nèi)部時(shí)，它們不能在波導(dǎo)外部傳播 Wz',>&a  
    2.光線不能到達(dá)全息面的后方 Zl^#U c"  
    3.光線必須從波導(dǎo)管的頂部射出而不撞擊側(cè)面     4Hc+F(  
    /{QR:8}-Q  
    為了便于優(yōu)化，我們首先在表面 13（設(shè)置材料為 PMMA）之后添加一個(gè)虛擬面。這個(gè)曲面將被用作一個(gè)參考曲面，以確保系統(tǒng)的幾何形狀是正確的。接下來，在表面 17 的波導(dǎo)出口之后添加一個(gè)坐標(biāo)間斷面，然后將現(xiàn)有的表面厚度剪切并粘貼到新的坐標(biāo)間斷面厚度，這個(gè)新表面將用于傾斜像面。 Z:j6AF3;  
    ))JbROBU,  
    為了更清晰地觀察系統(tǒng)視圖，對(duì)表面 14 的表面屬性 (Surface Properties) …繪圖 (Draw ) 做如下更改: {N!Xp:(<7_  
    ?B7n,!&~  
    與此同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo)，我們可以在設(shè)計(jì)中加入更多的變量，讓設(shè)計(jì)更加自由。首先，允許全息圖移動(dòng)和傾斜，使用以下設(shè)置： kwF4I )6  
    1.將表面厚度 5 與表面厚度 2 用拾取求解關(guān)聯(lián)，縮放因子 -1 m WN9/+!  
    2.將表面 2 的厚度設(shè)置為變量 d[eN#<  
    3.將全息圖的 X-傾斜 設(shè)置為變量 &]~Vft l  
    其次，將全息圖 2 表面的構(gòu)造 Z1、Y2、Z2 參數(shù)設(shè)置為變量，使構(gòu)造光可被修改。第三，將表面 15 和表面 17 的厚度和這兩個(gè)面關(guān)于 X 的傾斜度設(shè)置為變量，使波導(dǎo)的出口面可以移動(dòng)和傾斜。     SkU'JM7<95  
    oP vk ^H  
    限制系統(tǒng)以符合實(shí)際情況 ]rU$0)VN  
    在添加曲面和設(shè)置變量后，下一步是利用評(píng)價(jià)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的真實(shí)控制。我們使用光斑大小作為標(biāo)準(zhǔn)建立了默認(rèn)評(píng)價(jià)函數(shù)，并為表面的位置上添加詳細(xì)的限制。所有新添加的操作數(shù)都是為優(yōu)化程序提供一個(gè)物理上實(shí)用的解決方案。你只需要下載文件“ ARWaveguide.MF ”并復(fù)制到 Documents\Zemax\MeritFunction 文件夾中，然后從評(píng)價(jià)函數(shù)編輯器中使用載入評(píng)價(jià)函數(shù) (Load Merit Function) 按鈕。下面的步驟描述了所有構(gòu)成此評(píng)價(jià)函數(shù)的操作數(shù)。 n