摘要
目前，大多數創(chuàng )新的增強和混合現實(shí)設備都是基于光波導或波導配置，并結合微觀(guān)結構來(lái)耦合光的進(jìn)入和輸出。VirtualLab Fusion技術(shù)能夠通過(guò)應用我們獨特的物理光學(xué)方法對這些器件進(jìn)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(guò)建立一個(gè)簡(jiǎn)單的“HoloLens 1”型（1D-1D出瞳放大器）布局模型來(lái)演示這種能力，該設備能夠在32°×18°的視場(chǎng)下引導光傳輸。
建模任務(wù)
光波導的工作原理
光波導使用內部全反射(TIR)來(lái)“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(mǎn)足內部全反射條件。
出瞳放大光柵的功能是在某一個(gè)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(huà)說(shuō)生成人眼觀(guān)察區域。
在這種類(lèi)型的設置中，輸出耦合光柵不僅負責將光輸出耦合到觀(guān)察者，而且還負責光瞳在第二個(gè)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）。
此使用案例的參數對應于默認配置。
該工具根據給定的規格的入射光和人眼觀(guān)察區域提供了一個(gè)光波導的光學(xué)參數設置。特別注意的是，光柵區域的橫向位置和延伸以及光柵周期都是自動(dòng)設置的。
定義參數后，單擊“創(chuàng )建結果”按鈕，然后會(huì )創(chuàng )建出光學(xué)參數設置和相應的k布局圖。
查看k布局
k布局圖可以與光波導系統一起作為布局設計工具的副產(chǎn)品創(chuàng )建，也可以通過(guò)菜單中的條目獨立生成。
可以配置以下參數：
波長(cháng)；
環(huán)境和平板的材料；
視場(chǎng)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)。
在某些光柵區域后入射光和衍射光的視場(chǎng)延伸、形狀和位置。
由光柵引入的視場(chǎng)位移的說(shuō)明。
任何參數的調整都會(huì )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(gè)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(gè)矩形區域內。定義光柵區域的一般工作流程是：
1. 確定區域的形狀和直徑；
2. 選擇區域通道；
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(jiǎn)單多邊形區域中的擴散光柵
擴散光柵被定義在一個(gè)多邊形形狀的區域中。所需區域通道為‒//+，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(gè)矩形區域內。
區域通道‒/+和‒/‒需要激活負責擴散和輸出耦合的級次。
結果：三維系統中的光線(xiàn)追跡
有視場(chǎng)中心角度的系統視圖光線(xiàn)：
32°×18°掃描光源（9種模式，不同顏色）輸入的系統視圖光線(xiàn)：
結果：場(chǎng)追跡（真實(shí)顏色視圖）
結果：場(chǎng)跟蹤（偽顏色視圖）
橫向均勻性評價(jià)
為了評估人眼觀(guān)察區域內的橫向均勻性，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(jià)函數（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域（如人眼觀(guān)察區域）的橫向能量密度分布。
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