衍射波导结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种衍射波导结构。衍射波导结构包括：波导基底；第一衍射区域，第一衍射区域用于将外部图像源发射的光耦入波导基底内；第二衍射区域，第二衍射区域用于接收第一衍射区域传输过来的光并进行扩瞳和耦出；其中，第二衍射区域为拓扑光栅，拓扑光栅包括至少一个光栅基元，光栅基元呈矩形，矩形的光栅基元的对角线与光栅基元的短边的夹角θ满足：0

【技术实现步骤摘要】
衍射波导结构


[0001]本技术涉及衍射光学设备
，具体而言，涉及一种衍射波导结构。

技术介绍

[0002]随着AR显示技术的不断发展，各种AR显示设备已经逐渐渗透到各类型的产品中。衍射波导结构在AR显示技术中起着关键的作用，现有的衍射波导结构通常采用带有衍射光栅的平板波导片，将微投光机出射的图像传输并放大到人眼，使得佩戴者在看到真实世界的同时观察到微投光机投出叠加在世界的虚像。微投光机提供单色或者彩色的图像信息，衍射波导结构负责将光机的图像信息扩瞳放大并传输到人眼。
[0003]带有衍射光栅的平板波导可以分为浮雕光栅光波导和体光栅光波导。目前体光栅光波导受限于角度和光谱带宽小、大规模量产困难，发展缓慢。浮雕光栅光波导方案由于半导体制版比较成熟和纳米压印技术的快速发展，是目前主流的方案。但现有的浮雕光栅光波导方案中的结构可调节性较差，导致设计自由度较低，从而限制了性能，例如出瞳均匀性、各视场均匀性、耦出效率等。
[0004]也就是说，现有技术中的衍射波导结构存在结构可调节性差的问题。

技术实现思路

[0005]本技术的主要目的在于提供一种衍射波导结构，以解决现有技术中的衍射波导结构存在结构可调节性差的问题。
[0006]为了实现上述目的，本技术提供了一种衍射波导结构，包括：波导基底；第一衍射区域，第一衍射区域用于将外部图像源发射的光耦入波导基底内；第二衍射区域，第二衍射区域用于接收第一衍射区域传输过来的光并进行扩瞳和耦出；其中，第二衍射区域为拓扑光栅，拓扑光栅包括至少一个光栅基元，光栅基元呈矩形，矩形的光栅基元的对角线与光栅基元的短边的夹角θ满足：0
°
＜θ≤58
°
，光栅基元被网格化为多个子基元，各子基元的结构参数选择性的设置。
[0007]进一步地，光栅基元为多个，多个光栅基元呈周期性阵列设置。
[0008]进一步地，；子基元的面积大于等于0nm2且小于等于40000nm2。
[0009]进一步地，一个光栅基元中的多个子基元包括填充光栅材料和不填充光栅材料中的一种或多种。
[0010]进一步地，一个光栅基元中的多个子基元均填充有光栅材料；或者多个子基元中的部分子基元填充光栅材料，另一部分子基元不填充光栅材料。
[0011]进一步地，衍射波导结构还包括膜层，膜层覆盖在填充光栅材料的子基元的表面上。
[0012]进一步地，一个光栅基元中的多个子基元的形状包括规则图形和不规则图形中的一种或多种；规则图形为规则多边形、圆形或者椭圆形；不规则图形为非对称多边形或者非对称曲边形。
[0013]进一步地，一个光栅基元中的多个子基元包括相邻设置的情况和不相邻设置的情况中的一种或多种。
[0014]进一步地，一个光栅基元中的多个子基元的高度包括相等和不相等中的一种或多种；和/或子基元的高度大于等于0um且小于等于1um。
[0015]进一步地，第一衍射区域为一维光栅或者拓扑光栅。
[0016]应用本技术的技术方案，衍射波导结构包括波导基底、第一衍射区域和第二衍射区域，第一衍射区域用于将外部图像源发射的光耦入波导基底内；第二衍射区域用于接收第一衍射区域传输过来的光并进行扩瞳和耦出；其中，第二衍射区域为拓扑光栅，拓扑光栅包括至少一个光栅基元，光栅基元呈矩形，矩形的光栅基元的对角线与光栅基元的短边的夹角θ满足：0
°
＜θ≤58
°
，光栅基元被网格化为多个子基元，各子基元的结构参数选择性的设置。
[0017]通过设置波导基底，使得波导基底为第一衍射区域和第二衍射区域提供了设置位置，使得第一衍射区域能够将外部图像源发射的光大部分耦入波导基底内，进而在波导基底中进行全反射和传输，进而朝向第二衍射区域的方向进行传输，第二衍射区域能够接收第一衍射区域传输过来的大部分光并进行扩瞳传输，并耦出至人眼进行显示，实现衍射波导结构的稳定成像。第二衍射区域为拓扑光栅，拓扑光栅包括至少一个光栅基元，光栅基元呈矩形，矩形的光栅基元的对角线与矩形的光栅基元的短边的夹角θ满足：0
°
＜θ≤58
°
，通过将夹角θ限制在上述范围，在保证光栅基元的衍射效率的同时有利于增加光栅基元的结构可调节性，进而增加设计自由度，可根据具体需求调整夹角θ的度数，以满足不同耦出效果，更有利于匹配用户需求。光栅基元被网格化为多个子基元，各子基元的结构参数选择性的设置，这样设置各根据具体需求自定义一个光栅基元中的多个子基元的结构参数，通过对子基元的调制可以更好地控制拓扑光栅的调节自由度，而自由度的增加有利于提升耦出光的均匀性和衍射效率，进而更加有利于保证衍射波导结构的出瞳均匀性、各视场均匀性和耦出效率。
附图说明
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1示出了本技术的一个可选实施例的衍射波导结构的结构示意图；
[0020]图2示出了图1中的一个光栅基元的标注图；
[0021]图3示出了本技术的光栅基元的一种可选结构方式的示意图；
[0022]图4示出了本技术的光栅基元的另一种可选结构方式的示意图；
[0023]图5示出了本技术的光栅基元的另一种可选结构方式的示意图；
[0024]图6示出了本技术的光栅基元的另一种可选结构方式的示意图；
[0025]图7示出了本技术的光栅基元的另一种可选结构方式的示意图；
[0026]图8示出了本技术的光栅基元中的部分子基元高度相同的示意图；
[0027]图9示出了本技术的光栅基元中的部分子基元高度包括两种的示意图。
[0028]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0029]10、波导基底；11、第一衍射区域；12、第二衍射区域；121、光栅基元；1211、子基元。
具体实施方式
[0030]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0031]需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0032]在本技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本技术。
[0033]为了解决现有技术中的衍射波导结构存在结构可调节性差的问题，本技术提供了一种衍射波导结构。
[0034]如图1至图9所示，衍射波导结构包括波导基底10、第一衍射区域11和第二衍射区域1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衍射波导结构，其特征在于，包括：波导基底(10)；第一衍射区域(11)，所述第一衍射区域(11)用于将外部图像源发射的光耦入所述波导基底(10)内；第二衍射区域(12)，所述第二衍射区域(12)用于接收所述第一衍射区域(11)传输过来的光并进行扩瞳和耦出；其中，所述第二衍射区域(12)为拓扑光栅，所述拓扑光栅包括至少一个光栅基元(121)，所述光栅基元(121)呈矩形，矩形的所述光栅基元(121)的对角线与所述光栅基元(121)的短边的夹角θ满足：0
°
＜θ≤58
°
，所述光栅基元(121)被网格化为多个子基元(1211)，各所述子基元(1211)的结构参数选择性的设置。2.根据权利要求1所述的衍射波导结构，其特征在于，所述光栅基元(121)为多个，多个所述光栅基元(121)呈周期性阵列设置。3.根据权利要求1所述的衍射波导结构，其特征在于，所述子基元(1211)的面积大于等于0nm2且小于等于40000nm2。4.根据权利要求1所述的衍射波导结构，其特征在于，一个所述光栅基元(121)中的多个所述子基元(1211)包括填充光栅材料和不填充光栅材料中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的衍射波导结构，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨神武，熊羚鹤，尹正坤，高一峰，张晴雯，汪杰，陈远，
申请(专利权)人：舜宇奥来半导体光电上海有限公司，
类型：新型
国别省市：