衍射光波导制造技术

本实用新型专利技术提供了一种衍射光波导。衍射光波导包括：基底；耦入光栅，耦入光栅设置在基底的一侧表面上；二维光栅，二维光栅用于接收耦入光栅的光并进行扩瞳传输；耦出光栅，二维光栅和耦出光栅分别设置在基底的两侧表面上，且二维光栅和耦出光栅在基底上的投影至少部分重合，耦入光栅和耦出光栅在基底上的投影间隔设置，耦出光栅用于接收二维光栅的光并将光耦出至人眼进行显示；回收光栅，回收光栅包括一个或多个，当回收光栅为一个时，回收光栅位于二维光栅或耦出光栅远离耦入光栅的一侧，回收光栅用于将衍射至回收光栅的光衍射后向耦出光栅或二维光栅传播。本实用新型专利技术解决了现有技术中的衍射光波导存在显示效果差的问题。术中的衍射光波导存在显示效果差的问题。术中的衍射光波导存在显示效果差的问题。

【技术实现步骤摘要】
衍射光波导


[0001]本技术涉及衍射光学设备
，具体而言，涉及一种衍射光波导。

技术介绍

[0002]随着VR、AR、和MR领域的不断发展，各领域的光学结构发展的日渐成熟。尤其是在AR领域，衍射光波导作为比较关键的组成部分受到广泛的关注。但现有技术中的衍射光波导(如浮雕光栅光波导或全息光波导等)存在一些固有缺陷，如系统效率低、不同视场角光线在衍射光波导中传播时，所走路径不同，其效率利用率也不相同。由于需包含一定的视场角范围，在设计过程中，需要考虑所有角度显示效果，导致为了均衡个别视场角的效率而牺牲其他部分视场角的效率，大大降低了衍射光波导的整体显示效果。
[0003]也就是说，现有技术中的衍射光波导存在显示效果差的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的主要目的在于提供一种衍射光波导，以解决现有技术中的衍射光波导存在显示效果差的问题。
[0005]为了实现上述目的，本技术提供了一种衍射光波导，包括：基底；耦入光栅，耦入光栅设置在基底的一侧表面上，耦入光栅用于将外部光机发射的光耦入基底内；二维光栅，二维光栅用于接收耦入光栅的光并进行扩瞳传输；耦出光栅，二维光栅和耦出光栅分别设置在基底的两侧表面上，且二维光栅和耦出光栅在基底上的投影至少部分重合，耦入光栅和耦出光栅在基底上的投影间隔设置，耦出光栅用于接收二维光栅的光并将光耦出至人眼进行显示；回收光栅，回收光栅包括一个或多个，当回收光栅为一个时，回收光栅位于二维光栅或耦出光栅远离耦入光栅的一侧，回收光栅用于将衍射至回收光栅的光衍射后向耦出光栅或二维光栅传播。
[0006]进一步地，回收光栅为一维光栅，回收光栅的周期为耦入光栅的周期或耦出光栅的周期的一半；和/或回收光栅的周期大于等于150nm且小于等于300nm。
[0007]进一步地，回收光栅的长度与耦出光栅朝向回收光栅的一侧边的长度相等。
[0008]进一步地，当回收光栅为多个时，多个回收光栅绕二维光栅或耦出光栅的周向间隔设置且回收光栅与耦入光栅位于二维光栅或耦出光栅的不同侧。
[0009]进一步地，当回收光栅为多个时，多个回收光栅包括第一回收光栅、第二回收光栅和第三回收光栅，第三回收光栅位于二维光栅或耦出光栅远离耦入光栅的一侧，第一回收光栅和第二回收光栅分别位于二维光栅的一组相对的两侧或耦出光栅的一组相对的两侧，且第一回收光栅、第二回收光栅、耦入光栅和第三回收光栅均位于二维光栅或耦出光栅的不同侧；或者第一回收光栅位于二维光栅的一侧，第二回收光栅位于耦出光栅的一侧，第一回收光栅和第二回收光栅在基底上的投影位于耦出光栅在基底上的投影的一组相对的两侧，耦入光栅和第三回收光栅在基底上的投影位于耦出光栅在基底上的投影的另一组相对的两侧。
[0010]进一步地，第一回收光栅为两个，两个第一回收光栅分别位于基底的两个侧面且两个第一回收光栅在基底上的投影重合；和/或第二回收光栅为两个，两个第二回收光栅分别位于基底的两个侧面且两个第二回收光栅在基底上的投影重合。
[0011]进一步地，第一回收光栅的光栅栅线方向和第二回收光栅的光栅栅线方向与耦出光栅的光栅栅线方向相同；和/或第三回收光栅的光栅栅线方向与耦入光栅的光栅栅线方向相同。
[0012]进一步地，第三回收光栅沿其延伸方向被分为第一区和第二区，第一区的光栅栅线方向与第二区的光栅栅线方向之间呈角度设置；和/或二维光栅包括第一栅线和第二栅线，第一栅线与第二栅线之间的夹角为90
°
，第一区的光栅栅线方向与第一栅线的方向相同，第二区的光栅栅线方向与第二栅线的方向相同。
[0013]进一步地，耦入光栅为透射式耦入光栅或者反射式耦入光栅。
[0014]进一步地，耦入光栅为一维光栅，耦入光栅的周期大于等于300nm且小于等于600nm；和/或二维光栅的周期大于等于150nm且小于等于850nm，二维光栅的高度大于等于30nm且小于等于500nm；和/或耦出光栅为一维光栅，耦出光栅的周期大于等于300nm小于等于600nm。
[0015]应用本技术的技术方案，衍射光波导包括基底、耦入光栅、二维光栅、耦出光栅和回收光栅，耦入光栅设置在基底的一侧表面上，耦入光栅用于将外部光机发射的光耦入基底内；二维光栅用于接收耦入光栅的光并进行扩瞳传输；二维光栅和耦出光栅分别设置在基底的两侧表面上，且二维光栅和耦出光栅在基底上的投影至少部分重合，耦入光栅和耦出光栅在基底上的投影间隔设置，耦出光栅用于接收二维光栅的光并将光耦出至人眼进行显示；回收光栅包括一个或多个，当回收光栅为一个时，回收光栅位于二维光栅或耦出光栅远离耦入光栅的一侧，回收光栅用于将衍射至回收光栅的光衍射后向耦出光栅或二维光栅传播。
[0016]通过将耦入光栅、二维光栅、耦出光栅和回收光栅选择性地设置在基底的两侧表面，以使得基底为耦入光栅、二维光栅、耦出光栅和回收光栅提供了设置位置，以保证光栅的使用可靠性，同时能够保证光在基底中的衍射传输，保证光线传输的稳定性。二维光栅和耦出光栅分别设置在基底的两侧表面上，且二维光栅和耦出光栅在基底上的投影至少部分重合，这样设置有利于耦出光栅更好的接收二维光栅传输过来的光，以使得二维光栅的大部分光能够被耦出光栅接收，进一步耦出基底到达人眼进行成像显示；且这样设置有利于缩小基底的尺寸，进而保证衍射光波导的小型化，有利于衍射光波导应用在各种小尺寸的设备上，保证通用性。通过设置回收光栅，使得回收光栅能够将耦出光栅或者二维光栅衍射至回收光栅上的光衍射后重新向耦出光栅或二维光栅传播，从而使得回收光栅能够将未耦出的光加以回收，减小光在基底的边缘处的浪费，增加耦出光的效率，进而提升衍射光波导显示效率和显示效果。
[0017]需要说明的是，无论回收光栅位于二维光栅远离耦入光栅的一侧，还是回收光栅位于耦出光栅远离耦入光栅的一侧，回收光栅和耦出光栅在基底上的投影都是间隔的，也就是说回收光栅时独立设置的，避免了其他光栅对回收光栅的干涉和影响，保证了回收光栅能够独立且稳定的工作。而且回收光栅的作用是将光线回收并衍射至耦出光栅，而不用于耦出成像。
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示出了本技术的实施例一的衍射光波导的俯视图；
[0020]图2示出了图1中的衍射光波导的侧视图；
[0021]图3示出了本技术的实施例二的衍射光波导的俯视图；
[0022]图4示出了本技术的实施例三的衍射光波导的俯视图。
[0023]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0024]10、基底；20、耦入光栅；30、二维光栅；H1、第一栅线；H2、第二栅线；40、耦出光栅；50、回收光栅；60、第一回收光栅；70、第二回收光栅；80、第三回收光栅；81、第一区；82、第二区；90、光机。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衍射光波导，其特征在于，包括：基底(10)；耦入光栅(20)，所述耦入光栅(20)设置在所述基底(10)的一侧表面上，所述耦入光栅(20)用于将外部光机(90)发射的光耦入所述基底(10)内；二维光栅(30)，所述二维光栅(30)用于接收所述耦入光栅(20)的光并进行扩瞳传输；耦出光栅(40)，所述二维光栅(30)和所述耦出光栅(40)分别设置在所述基底(10)的两侧表面上，且所述二维光栅(30)和所述耦出光栅(40)在所述基底(10)上的投影至少部分重合，所述耦入光栅(20)和所述耦出光栅(40)在所述基底(10)上的投影间隔设置，所述耦出光栅(40)用于接收所述二维光栅(30)的光并将所述光耦出至人眼进行显示；回收光栅(50)，所述回收光栅(50)包括一个或多个，当所述回收光栅(50)为一个时，所述回收光栅(50)位于所述二维光栅(30)或所述耦出光栅(40)远离所述耦入光栅(20)的一侧，所述回收光栅(50)用于将衍射至所述回收光栅(50)的光衍射后向所述耦出光栅(40)或所述二维光栅(30)传播。2.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述回收光栅(50)为一维光栅，所述回收光栅(50)的周期为所述耦入光栅(20)的周期或所述耦出光栅(40)的周期的一半；和/或所述回收光栅(50)的周期大于等于150nm且小于等于300nm。3.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述回收光栅(50)的长度与所述耦出光栅(40)朝向所述回收光栅(50)的一侧边的长度相等。4.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，当所述回收光栅(50)为多个时，多个所述回收光栅(50)绕所述二维光栅(30)或所述耦出光栅(40)的周向间隔设置且所述回收光栅(50)与所述耦入光栅(20)位于所述二维光栅(30)或所述耦出光栅(40)的不同侧。5.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，当所述回收光栅(50)为多个时，多个所述回收光栅(50)包括第一回收光栅(60)、第二回收光栅(70)和第三回收光栅(80)，所述第三回收光栅(80)位于所述二维光栅(30)或所述耦出光栅(40)所述远离所述耦入光栅(20)的一侧，所述第一回收光栅(60)和所述第二回收光栅(70)分别位于所述二维光栅(30)的一组相对的两侧或所述耦出光栅(40)的一组相对的两侧，且所述第一回收光栅(60)、所述第二回收光栅(70)、所述耦入光栅(20)和所述第三回收光栅(80)均位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高一峰，杨神武，尹正坤，熊羚鹤，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：