摘要
~RGZY/4 04 >dxw)8 在为增强和混合现实（AR&MR）应用设计光波导设备的过程中，所提供的
视场（FOV）等
参数是主要的兴趣所在。为了突破可实现的最大视场的极限，人们研究了各种方法，例如在从入射耦合到出射耦合的传播过程中分割视场的
系统。一个非常流行的方法是所谓的 "蝴蝶出瞳扩展"，即在FOV的正负部分使用两个独立的EPE光栅区域，这也被应用于微软的Hololens2。在这份
文件中，我们展示了在VirtualLab Fusion中实现这样一个EPE概念，它基于微软的US9791703B1专利。
+rse,b&U( V 9 qZ a 
+NL^/y<; P F5;2 建模任务：基于专利US9791703B1的方法
gn "Y?IZ? RSEo'2 
U%o h ?g 
E=!=4"rZF 任务描述
Zo`Ku+RL2' Du@?j7&l=$ 
%%J)@k^vH ? ->:,I=<~ 光导元件
-+fb K/
I`Goc!5t
*{/
ww9fT M =Pn8<h~ 有了光导组件，可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外，这些区域可以配备理想化的或真实的
光栅结构，作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。
|Y#KMi ~ j/"{tMqQp 
v" ' Co6fw #>~<rcE(
输入耦合和输出耦合的光栅区域
ANB@cK _ py#` 
.Y B}w g3[Zh=+]E 为了简单起见，我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅（一个在第一表面，一个在第二表面）。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称，但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构（位于第一或第二表面）来克服这个问题。
).aQ}G wx^ 为了重新组合和耦合
光线，一个一维周期性的出射耦合器被应用，有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置，为了使设计有更大的灵活性，可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。
Q|40
8EM )X*?M ?~\ 
g%()8QxE1 P(OgT/7A 出瞳扩展器（EPE）区域
WXz'H),R Nu !(7 
hT :+x3 J[E_n;d1 每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中，两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的，以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的，旋转角度为±35°（分别为左侧和右侧）。更多关于区域定义的信息在下面：
%jaB>4.A: ~ 3k& =3d] 
O^fg~g X 52+;j[ ]/O 设计&分析工具
e.pm`%5bO VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助
光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务，包括。
R? aE:\A - 光导布局设计工具：
6u-@_/O5R3 设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。
]L0GIVI E - k域布局工具。
q-c9YOz _ 分析你的设计的耦合条件。
aq-`Bar - 尺寸和光栅分析工具。
#hinb[fQ 检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。
J6 x#c`Y dre@V(\;hQ 
5~(.:R X:q Cj~45)r 总结-元件
/18Z4TA Hx;ij? 
;8WgbR)ZLU 5rG&Z5 
.Q'/e >0 ^X2U
A{ 结果：系统中的光线
QuuR_Ao?c' Uh.XL=wY 只有光线照射到 "眼盒"（摄像机
探测器）上：
cG| )z<Z om 3$= 
(hywT)#+ p^^Ai 所有在光导内传播的光线：
s|3@\9\ YG2rJY +* 
`c
3IS5 Q _}i8p ' FOV：0°×0°
=GO/r; 4 RB]K? 
&cj/8 A5- oicett=5 FOV：−20°×0°
{0(:7IY, a
}6Fj&hj 
- w41Bvz0 H nvE\t9` FOV：20°×0°
%(4G[R[ \Ol3kx| 
tT7< V{i4 }5n((7@X VirtualLab Fusion技术
/m,0H)w1 ^{<x*/ nK 
