衍射波导结构制造技术

本发明专利技术提供了一种衍射波导结构。衍射波导结构包括：波导片；耦入区域，耦入区域设置在波导片上，耦入区域用于将外部光机发射的光耦入波导片中；转折区域；耦出区域，转折区域和耦出区域分别设置在波导片的两个不同的表面，且转折区域与耦出区域相对设置，转折区域用于接收耦入区域的光并进行扩瞳和转向传输，耦出区域用于接收转折区域的光并进行耦出；其中，转折区域包括一维光栅区和二维光栅区，一维光栅区包括多个，二维光栅区的至少两侧连接有一维光栅区，耦入区域和二维光栅区在Y轴方向上的对称轴在同一条直线上。本发明专利技术解决了现有技术中的衍射波导结构存在光能利用率差和输出均匀性差的问题。性差的问题。性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
衍射波导结构


[0001]本专利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VR、AR和MR领域的不断发展，应用在该领域的中的光学设备得到了多元化的发展，其中在AR增强现实方面，衍射波导结构是不可缺少的一门关键技术，也是目前主流的AR显示方案。但基于衍射波导结构存在固有缺陷如系统效率低，不同视场角光线在光波导中传播时，由于所走路径不同，其效率利用率也不相同，导致输出的光不均匀，使得光能的利用率以及输出光的均匀性较差。
[0003]也就是说，现有技术中的衍射波导结构存在光能利用率差和输出均匀性差的问题。

技术实现思路

[0004]本专利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光能利用率差和输出均匀性差的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种衍射波导结构，包括：波导片；耦入区域，耦入区域设置在波导片上，耦入区域用于将外部光机发射的光耦入波导片中；转折区域；耦出区域，转折区域和耦出区域分别设置在波导片的两个不同的表面，且转折区域与耦出区域相对设置，转折区域用于接收耦入区域的光并进行扩瞳和转向传输，耦出区域用于接收转折区域的光并进行耦出；其中，转折区域包括一维光栅区和二维光栅区，一维光栅区包括多个，二维光栅区的至少两侧连接有一维光栅区，耦入区域和二维光栅区在Y轴方向上的对称轴在同一条直线上。
[0006]进一步地，转折区域还包括连接光栅区，连接光栅区位于一维光栅区与二维光栅区之间且与一维光栅区和二维光栅区无缝连接。
[0007]进一步地，多个一维光栅区包括第一一维光栅区和第二一维光栅区，连接光栅区为多个，多个连接光栅区包括第一连接光栅区和第二连接光栅区，第一连接光栅区和第二连接光栅区分别设置在二维光栅区的一组相对的两侧，第一一维光栅区位于第一连接光栅区远离二维光栅区的一侧，第二一维光栅区位于第二连接光栅区远离二维光栅区的一侧。
[0008]进一步地，耦入区域和转折区域或耦出区域间隔设置在波导片的同一侧表面上，耦入区域在波导片上的投影与第一连接光栅区和第二连接光栅区在波导片上的投影位于二维光栅区的不同侧。
[0009]进一步地，二维光栅区、一维光栅区和连接光栅区均沿Y轴的方向延伸，二维光栅区、一维光栅区和连接光栅区拼接形成转折区域。
[0010]进一步地，二维光栅区至少包括两个方向的光栅矢量，第一一维光栅区的光栅矢量K1的方向与二维光栅区的一个光栅矢量的方向相同，第二一维光栅区的光栅矢量K2的方向与二维光栅区的另一个光栅矢量的方向相同。
[0011]进一步地，第一一维光栅区的光栅矢量K1与X轴的夹角为45
°
或者
‑
45
°
；和/或第二一维光栅区的光栅矢量K2与X轴的夹角为45
°
或者
‑
45
°
；和/或第一一维光栅区的光栅矢量K1与第二一维光栅区的光栅矢量K2之间垂直。
[0012]进一步地，连接光栅区由二维光栅区到一维光栅区的方向依次包括二维光栅和一维光栅。
[0013]进一步地，连接光栅区由二维光栅区到一维光栅区的方向被分为多个子区域，各子区域中的光栅结构不同，多个子区域中靠近二维光栅区的至少三个子区域中的光栅为二维光栅，多个子区域中靠近一维光栅区的至少一个子区域中的光栅为一维光栅。
[0014]进一步地，耦入区域为一维光栅；和/或耦出区域为一维光栅。
[0015]进一步地，二维光栅区和一维光栅区的光栅高度均大于等于30nm且小于等于200nm，二维光栅区的光栅高度与一维光栅区的光栅高度相同或不相同，当二维光栅区的光栅高度与一维光栅区的光栅高度不相同时，连接光栅区的光栅高度在二维光栅区的光栅高度与一维光栅区的光栅高度之间。
[0016]进一步地，二维光栅区沿其两个光栅矢量的方向的占空比相等，二维光栅区的占空比大于等于20％且小于等于80％；和/或连接光栅区沿其两个光栅矢量的方向的占空比不相等，连接光栅区沿其两个光栅矢量的方向的占空比的差值的绝对值大于等于0％且小于等于30％；连接光栅区的一个光栅矢量方向的占空比大于等于20％且小于等于80％；和/或一维光栅区沿其光栅矢量方向的占空比大于等于20％且小于等于80％。
[0017]应用本专利技术的技术方案，衍射波导结构包括波导片、耦入区域、转折区域和耦出区域，耦入区域设置在波导片上，耦入区域用于将外部光机发射的光耦入波导片中；转折区域和耦出区域分别设置在波导片的两个不同的表面，且转折区域与耦出区域相对设置，转折区域用于接收耦入区域的光并进行扩瞳和转向传输，耦出区域用于接收转折区域的光并进行耦出；其中，转折区域包括一维光栅区和二维光栅区，一维光栅区包括多个，二维光栅区的至少两侧连接有一维光栅区，耦入区域和二维光栅区在Y轴方向上的对称轴在同一条直线上。
[0018]通过设置波导片，使得波导片为耦入区域、转折区域和耦出区域提供了设置位置，有利于提高耦入区域、转折区域和耦出区域的使用可靠性，有利于耦入区域将外部光机发射的大部分光耦入到波导片中，然后朝向转折区域的方向进行全反射传输，转折区域接收耦入区域传输过来的光并将该光进行扩瞳传输和转向传输，从而向耦出区域的方向传输，耦出区域接收转折区域的光，并将该光耦出波导片，进而到达人眼进行显示。转折区域和耦出区域分别设置在波导片的两个不同的表面，且转折区域与耦出区域相对设置，也就是说转折区域和耦出区域在波导片上的投影重合，这样设置有利于耦出区域对转折区域扩瞳转折后的光的承接，保证耦出光的效率，同时这样设置有利于压缩波导片的尺寸，从而实现小型化。转折区域包括一维光栅区和二维光栅区，一维光栅区包括多个，二维光栅区的至少两侧连接有一维光栅区，耦入区域和二维光栅区在Y轴方向上的对称轴在同一条直线上，这样设置使得转折区域的一维光栅区和二维光栅区都能够接收耦入区域传输过来的光，并进行扩瞳和转向，使其满足耦出条件后被耦出区域耦出。通过二维光栅区的至少两侧连接有一维光栅区，使得一维光栅区能够收集大量光并保证光路不变的情况下，改变各光路间的能量配比，达到均匀耦出的效果，以提升衍射波导结构的耦出均匀性；同时避免了耦入区域的
光的浪费，使得转折区域能够接收到耦入区域传输过来的大部分光，提高波导片中的光能利用率，进而提高显示效率。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0020]图1示出了本专利技术的一个可选实施例的衍射波导结构的两个表面的示意图；
[0021]图2示出了图1中的第一连接光栅区的结构示意图；
[0022]图3示出了图1中的第二连接光栅区的结构示意图。
[0023]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0024]10、耦入区域；21、二维光栅区；22、第一一维光栅区；23、第二本文档来自技高网...

【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：波导片；耦入区域(10)，所述耦入区域(10)设置在所述波导片上，所述耦入区域(10)用于将外部光机发射的光耦入所述波导片中；转折区域；耦出区域(30)，所述转折区域和所述耦出区域(30)分别设置在所述波导片的两个不同的表面，且所述转折区域与所述耦出区域(30)相对设置，所述转折区域用于接收所述耦入区域(10)的光并进行扩瞳和转向传输，所述耦出区域(30)用于接收所述转折区域的光并进行耦出；其中，所述转折区域包括一维光栅区和二维光栅区(21)，所述一维光栅区包括多个，所述二维光栅区(21)的至少两侧连接有所述一维光栅区，所述耦入区域(10)和所述二维光栅区(21)在Y轴方向上的对称轴在同一条直线上。2.根据权利要求1所述的衍射波导结构，其特征在于，所述转折区域还包括连接光栅区，所述连接光栅区位于所述一维光栅区与所述二维光栅区(21)之间且与所述一维光栅区和所述二维光栅区(21)无缝连接。3.根据权利要求2所述的衍射波导结构，其特征在于，多个所述一维光栅区包括第一一维光栅区(22)和第二一维光栅区(23)，所述连接光栅区为多个，多个所述连接光栅区包括第一连接光栅区(24)和第二连接光栅区(25)，所述第一连接光栅区(24)和所述第二连接光栅区(25)分别设置在所述二维光栅区(21)的一组相对的两侧，所述第一一维光栅区(22)位于所述第一连接光栅区(24)远离所述二维光栅区(21)的一侧，所述第二一维光栅区(23)位于所述第二连接光栅区(25)远离所述二维光栅区(21)的一侧。4.根据权利要求3所述的衍射波导结构，其特征在于，所述耦入区域(10)和所述转折区域或所述耦出区域(30)间隔设置在所述波导片的同一侧表面上，所述耦入区域(10)在所述波导片上的投影与所述第一连接光栅区(24)和所述第二连接光栅区(25)在所述波导片上的投影位于所述二维...

【专利技术属性】
技术研发人员：高一峰，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：发明
国别省市：