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简介 |3[Wa^U5 1gy.8i 本文提出并演示了一种以二维光栅耦出的光瞳扩展(EPE)系统优化和公差分析的仿真方法。 4 bH^":i( ,+{LYF 在这个工作流程中,我们将使用3个软件进行不同的工作 ,以实现优化系统的大目标。首先,我们使用 Lumerical 构建光栅模型并使用 RCWA 进行仿真。其次,我们在 OpticStudio 中构建完整的出瞳扩展系统,并动态链接到 Lumerical 以集成精确的光栅模型。最后,optiSLang 用于通过修改光栅模型来全面控制系统级优化,以实现整个出瞳扩展系统所需的光学性能。 :Ab%g- 5VAK:eB 本篇文章将分为上下两个部分。(联系我们获取文章附件) M={V|H0 ],a 5)kV 概述 ~`\?"s: MgrLSKLT 我们将首先在 Lumerical 和 OpticStudio 中构建仿真系统,它们是动态链接的。 nd1+"-,q h*$y[}hDuv 然后,OpticStudio 通过 Python 节点链接到 optiSLang 进行优化,如图1所示。 gPsi Vq?p|wy 2Kyl/C, ssRbhlD/*1 图1 Lumerical 通过动态链接到 OpticStudio,OpticStudio 通过 Python 节点链接到 optiSLang,优化由 optiSLang 控制。 9-DZU,`P ?>rW>U6:P 如图 2 所示,EPE 系统包括两个用于耦入和耦出的光栅。耦出光栅分为几个区,如左侧所示。每个区都将经过优化,以具有不同的光栅形状。右图显示了光在 k 空间中的传播的变化情况。 4$S;( n}G|/v<
uIZ -#q 78# v 图 2 光栅布局图以及光线在K空间的传播 hB>oJC 8a'.ZdqC? 第 1 步:系统设置 (Lumerical) )ZqTwEr@[ giIWGa.a+ 打开附件中的 ZAR 文件时,两个光栅文件会被提取到设置的路径中。第一个光栅如图 3 所示,它是耦入光栅中使用的二元光栅。该光栅是固定的,在优化过程中不会改变。 a$" Hvrj w6GyBo{2O_ ua]o6GlO 1Y@Aixx 图 3 耦入光栅结构为二元光栅。 ve/<=IR
Zo u!X|A`o5i 第二个 .fsp 文件如图 4 所示,它是一个具有 7 个变量的平行四边形柱体。在优化期间,耦出中的每个区都将使用不同的变量组合集进行优化 。有关优化设置的更多信息将在优化设置部分中进行说明。 h=kh@}, YSh+pr )V6Hl@v
!0@Yplj 图 4 耦出光栅中的结构为平行四边形支柱。 >eB\(EP G) 7;; 这两个.fsp文件都是用动态链接的形式在 OpticStudio 中用于模拟完整的EPE系统。 M#VE ]J vUU9$x 第 2 步:系统设置(OpticStudio) Q/_f
zg EzV96+ 如图5所示,在该系统中,准直光束入射到耦入光栅上,通过波导传播,并与第二个光栅耦合。眼盒位于第二个光栅的较远部分。优化的目标是优化眼盒接收的均匀性和总功率。 "C19b:4H ie\"$i.98H An"</;HU G<f@#[$' 图 5 初始EPE系统和眼盒辐照度。 I@%t.%O Jp m~u5kbHOi= 在附件中有一个 OpticStudio 中建立的整个EPE系统的 zar 文件。如图 6 所示,仅构建了第二个光栅一半的区域。这是因为系统具有对称性。从图 7 可以看出,探测器的参数镜像设置为 1,这意味着在光线追迹期间,将始终对-x和+x部分进行镜像。这样一来,我们可以只用一半的光线获得相同的模拟结果。 !~&R"2/ +W\f(/ q0 r1LViK TAF
PawH 图 6 OpticStudio 中的 EPE 系统设置。 {{MRELipW H{k^S\K H_ox_
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