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Ansys Lumerical与Zemax的动态联合:体光栅[流程概述篇]

2023.02.09

前言
 
元宇宙概念在近年有爆发性成长,仅计算2022年,国内就有超过30个地区提交元宇宙相关计划,其中又以(上海、河南)省级阶层颁布的政策档最具代表性:上海预估2025年元宇宙产业将达3500亿人民币,河南则预估在元宇宙产业支出将超过300亿人民币[1]。
 
体光栅作为元宇宙的核心材料,在过去一直没有仿真软件能提供周全的仿真流程。对此,莎益博以Lumerical与Zemax的动态链接为基础,研发出一套完整的体光栅仿真流程,并设计一系列技术文章,分享如何将体光栅一步步地由「化学材料」变为「光学绕射材料」最后成为「元宇宙产品」。
 
本系列将分成以下四篇技术文章:
  • 体光栅[第一篇]:流程概述篇 (本文)
  • 体光栅[第二篇]:干涉能量纪录篇
  • 体光栅[第三篇]:材料重整与动态链接篇
  • 体光栅[第四篇]:设计与优化篇
 
体光栅的仿真流程概念图
 
如下图1,本文将聚焦两个重点:仿真重点流程说明,与动态链接的优点。更多模拟细节将在[第二篇]~[第四篇]详述。(若需提前了解,可来信联系)
 
体光栅的仿真流程概念图
 
使用Lumerical FDTD,进行STEP 1干涉纪录仿真
 
STEP 1是将「化学材料」转变为「光学绕射材料」的第一步。下图2是参考Jing-Ai Piao[2]所设计的体光栅的实验架构图,首先将一道参考光(Reference beam)与一道物光(Object beam)照射至底片(Photopolymer,例如卤化银乳胶[3])。此时,参考光与物光将在底片发生建设性/破坏性干涉 (参考图3),进而在空间中产生周期性的能量分布。此时具有较高能量的空间,位于此空间的卤化银乳胶被曝光的程度将更高,反之则较少。于是,我们藉由底片的曝光特性,就可将光的干涉行为像拍照一样,纪录在底片当中。
 
理解上述原理后,我们即可利用Lumerical FDTD建模工具(参考图4),将图2的实验架构于Lumerical中重建,概念为:放置两道平面波光源,分别表示参考光与物光,再将底片之材料特性与几何尺寸于Lumerical中重建,最终即可得如图5的干涉能量分布。(更多细节操作,将于本系列的第二篇中说明)
 
体光栅的实验架构图

图2,体光栅的实验架构图

 

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23I-T03
Lumerical与Zemax的动态联合:体光栅[流程概述篇]_SBU-李岳衡.pdf

Ansys Lumerical与Zemax的动态联合:体光栅[流程概述篇]-SBU_李岳衡
2023-02-09 11:12:24
2023-02-09 11:12:24
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