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Scenario 573（1.0） 相關案例：DO.003，545相關教程：VirtualLab Fusion-基本工具箱，衍射光學工具箱 1.摘要?這個示例演示了優化衍射擴散器以在遠場生成任意光圖樣。通過迭代傅里葉變換算法（IFTA）來優化反射鏡表面輪廓。?優化過程分為三個步驟。-應用IFTA優化一個透射衍射擴散器的透過率函數。

透鏡參數在光學設計上常使用的最小化Seidel斜向像散的方法可透過在OpticStudio的評價函數中加入ASTI操作數達成目的，此時我們將目標值設為0、加大權重，並且使用單一波長。在縮小遠點球面上最小模糊圈的方面，我們可以透過OpticStudio的預設優化函數和光點半徑標準等功能達成目的。

圖1顯示了該過程的流程圖。該圖表未涵蓋設計的詳細訊息，例如，微觀結構可以是傳統的閃耀光柵或現代的超穎透鏡。所需的設計和製造方法可能會有所不同，具體取決於微結構的類型。參考文獻[5]顯示了根據給定的相位輪廓生成閃耀光柵的範例。它還討論了單點金剛石車床的製造。可以在我們的知識庫文章中找到用於生成閃耀光柵的巨集:如何使用巨集計算繞射光學元件的垂度。

這使得陣列中透鏡元件表面形狀的定義和優化具有了極大的靈活性。下圖顯示了透鏡陣列1物體，它是由7 x 5個矩形透鏡組成的透鏡陣列，每個矩形透鏡都可以看作一個球面透鏡的矩形區域。其它可以用於該應用程式的物體包括透鏡陣列2物件和六邊形透鏡陣列(Hexagonal Lenslet Array)物件。

可製造的特定鏡片形狀將受到限制。同樣，OpticStudio 提供了分析特性的能力，例如最大局部表面斜率，並在優化過程中控制這些特性以確保最終的光學設計是可製造的。射出成型技術使可能的創新光學機構設計技術，具有大規模生產的模塊很多好處。鏡頭可以設計成具有復雜的邊緣特徵，使它們能夠堆疊，從而簡化組裝並消除對齊的需要。Zemax 工具使注塑光學元件的可能性最大化變得簡單。

任意兩種材料間的介面都可以使入射光產生偏極化的現象，而OpticStudio可以將這個結果完整的呈現。除此之外，OpticStudio也為一般的偏極化裝置提供了理想的模型。

考慮繞射效率使用戶能夠進行圖像模擬和綜合優化等高級分析。表面反射光柵與體積全像光柵的比較在介紹這個模型之前，我們先簡單解釋一下表面反射光柵（SRG）和體積全像光柵（VHG）的區別。這兩種光柵在光學系統中的作用幾乎是一樣的，但在製造和模擬方面卻有很大的不同。 圖 1.

光學相干斷層掃描（OCT）是一種斷層成像系統，可以根據從圖像反射或散射的光生成橫截面或三維圖像。 醫用組織成像是該系統的最典型應用，因為OCT安全且具有高分辨率，儘管光可以穿透的深度限制在毫米量級。OCT測量系統依賴於邁克森干涉儀 (Michelson interferometer)，使得從參考物反射的光與樣品之間的相干性表明散射光源自樣品中與參考鏡的位置相對應的深度。

LiDAR（光探測和測距）是一種感測器技術，可通過測量發射光從周圍物體反射並返回到接收器所需的時間來幫助創建環境的3D數字地圖。這種3D映射作為自動駕駛汽車的關鍵使能技術在汽車行業變得越來越重要。在汽車行業之外，LiDAR用於移動設備，用於增強現實、測量距離以及模糊照片和影片中的背景等功能。

? 單色光和白光的整形.六角形透鏡陣列可以用來產生六角形光分布.衍射擴散器 衍射擴散器，如相位板和計算機生成全息圖，是經過計算機優化的表面輪廓散射元件，衍射擴散器有以下光學性質：? Diffuser在一目標平面上產生大量的重疊斑點（衍射級次）.? 生成任意的二維圖案.

傳統鏡頭分析多依托幾何鏡頭設計等專業工具，而在需要精細化衍射分析的實際場景中，光學仿真需兼顧衍射效應等關鍵物理特性。本次我將以像散轉換器為實操案例，為大家講解如何通過 VirtualLab Fusion 導入鏡頭文件，完成包含衍射分析的光學系統仿真。圖1.

VirtualLab Fusion：基本工具箱+衍射工具箱 1.建模任務 ?這個案例演示了設計一個理想化微結構的光束整形鏡。?光束整形鏡產生一個任意相位調制（非離散相位級次）。?反射鏡將高斯激光束整形成一個圓形高帽。?這個案例將演示計算反射鏡的光學函數。?在開始此案例之前，我們迫切建議您閱讀案例LBS.001和545。

? 調整反射鏡孔徑直徑和形狀來滿足您的需求。? 關于如何導出表面數據的更多信息，請參見tutorial 144.01。 結論 ? VirtualLab Fusion可以設計衍射光束整形元件來將單模激光光束塑造成任意二維強度分布。? 可以通過衍射透射DOEs以及反射DOEs進行光束整形。? 通過對透射DOE的光學函數進行數值計算從而獲得反射DOEs的光學函數。

AR光波導做的恰恰是這個：微顯示器發出的圖像光束經投影系統準直后，從波導一端的耦入區域進入內部，憑借全內反射在波導中反復彈射向前傳播，最后從另一端的耦出區域導出、進入人眼。波導基底的高折射率與周圍空氣的低折射率形成天然壁壘，將光牢牢囚禁在薄薄的玻璃或樹脂片里。但全內反射帶來一個相當棘手的約束：波導內部的光線傳播方向不是任意的。

隨機模式下，任意入射光線會隨機衍射，產生衍射的級次的概率取決于每個級次的能量比。這張圖片顯示了只有1條光線隨機衍射的情況。 對于每條入射光線，可能有任意數量的出射光。要衍射的光線數量由計算決定（截至級次-初始級次+1）。換句話說，用戶可以設置參數"初始級次"和"截至級次"來定義出射的光線數量。同樣，在光線追跡過程中，隨機決定每一條光線的衍射級次。

衍射波導AR HUD核心器件關鍵參數本次仿真案例采用一維衍射波導架構，配置輸入耦合光柵與輸出耦合光柵，依托全反射實現光路傳輸，核心器件參數標準化設定如下。

VirtualLab Fusion通過應用傅立葉模態法（FMM），以簡易的方式提供對任意光柵結構進行嚴格分析。在光柵工具箱中，可以在堆棧中使用界面或/和介質來配置周期性結構。 用于設置堆棧幾何形狀的用戶界面非常人性化，并且允許生成更復雜的光柵。在該用例中，討論了由FMM實現衍射級次偏振狀態的研究。 概述 ?本文的主題是光在周期性微結構處的衍射后的偏振態。

VirtualLab Fusion：基本工具箱+衍射工具箱 1.建模任務 ? 這個案例演示了設計一個理想化微結構的光束整形鏡。? 光束整形鏡產生一個任意相位調制（非離散相位級次）。? 反射鏡將高斯激光束整形成一個圓形高帽。? 這個案例將演示計算反射鏡的光學函數。? 在開始此案例之前，我們迫切建議您閱讀案例LBS.001和545。

FRED 的3D可視化效果和用戶自定義光路的能力，使得這個問題很容易被發現。? 一次散射光 當雜散光源，比如太陽，直接照射到光學系統的時候就會產生單次散射光。部分散射光線經過光學系統之后，會照射到焦平面，我們認為它散射進了視場。而一旦光線散射進了視場，它就變成了雜散光，要想消除這種雜散光，則不可避免地會伴有漸暈現象。所以遮光罩設計的基本目的就是不讓光線照射到系統上。

圖1 C-T型光路結構示意圖該團隊在保留這一經典框架的同時，針對“像差校正”這一核心痛點，提出將“準直鏡與聚焦鏡”替換為自由曲面反射鏡——其中，聚焦鏡通過“分段拼接離軸拋物面”生成，準直鏡則通過Zernike多項式直接優化，從結構源頭解決全波段像差問題。