[发明专利]一种曲折光学波导器件

权利要求书

1.一种曲折光学波导器件，其特征在于，包括：

光波耦合输入棱镜、光波传输曲折衬底、光波耦合输出棱镜、图像展开组件以及光波压束组件，

其中，所述光波耦合输入棱镜与所述光波传输曲折衬底连接，用于接收来自外界的光信号并将其输入至所述光波传输曲折衬底，

所述光波传输曲折衬底由至少一个重复单元构成，所述重复单元的形状为两个大小相同并且上底相连接的等腰梯形，所述等腰梯形的形状能够使得光信号在其中进行全反射传输，

所述光波耦合输出棱镜与所述光波传输曲折衬底连接，将通过光波传输曲折衬底传输过来的所述光信号输出，

所述图像展开组件与所述光波耦合输出棱镜连接，所述图像展开组件的整体形状为等腰梯形，所述等腰梯形由多个大小和形状相同的平行四边形棱镜以及至少一个多边形棱镜组成，所述图像展开组件对所述光波耦合输出棱镜输出的所述光信号进行展开，

所述光波压束组件接收来自所述图像展开组件的所述光信号并使其均匀的分布在所述压束组件的输出端面上。

2.根据权利要求1所述的曲折光学波导器件，其特征在于：

其中，所述重复单元的所述光波传输曲折衬底的下表面与所述曲折衬底的中轴线的夹角在10°～20°之间，并且满足以下列关系：

α_sur=2α_out-β_sur1

其中，β_sur1是曲折衬底下表面与所述曲折衬底的中轴线的夹角，α_sur是主轴光线与曲折衬底表面法线的夹角，α_sur大于45°，α_out是耦合输出棱镜反射面与输出面的夹角，α_out应小于45°。

3.根据权利要求1所述的曲折光学波导器件，其特征在于：

其中，光波耦合输入棱镜的输入面与反射面的夹角小于45o，并且与光波耦合输出棱镜的反射面与输出面的夹角相等。

4.根据权利要求1所述的曲折光学波导器件，其特征在于：

其中，所述平行四边形棱镜的长边与所述等腰梯形的下底成45°～90°的夹角，并且满足以下关系：

2α_e-β_o-α_out-90°=γ

其中，γ是图像展开组件的出射光线和光波耦合输出棱镜的输出面法线的夹角，α_e是所述平行四边形棱镜的长边与所述等腰梯形的下底成的夹角，α_out是耦合输出棱镜的反射面与输出面的夹角。

5.根据权利要求1所述的曲折光学波导器件，其特征在于：

其中，所述光波压束组件由大小和形状相同的多个直角梯形棱镜紧密排列组成，所述多个直角梯形的直角腰排列于一条直线上，并且所述多个直角梯形棱镜的上底均朝向同一方向。

6.根据权利要求4所述的曲折光学波导器件，其特征在于：

其中，所述直角梯形棱镜与所述图像展开组件中的所述平行四边形棱镜和多边形棱镜为一一对应关系，并且所述直角梯形棱镜的直角腰的宽度与所述平行四边形棱镜的短边的宽度相等。

7.根据权利要求4所述的曲折光学波导器件，其特征在于：

其中，所述直角梯形棱镜的斜腰和下底的夹角满足公式：

n*sin(90°-α_p)=sinθ

其中，θ是入射光线和所述光波压束组件表面法线的夹角，n是材料的折射率，α_p是所述光波压束组件中的所述直角梯形棱镜的斜腰和下底的夹角。