[实用新型]一种二维光栅、光波导及近眼显示设备

说明书

本实用新型实施例涉及光学器件技术领域，公开了一种二维光栅、光波导及近眼显示设备，该二维光栅包括配置为周期性平铺排列在波导基底表面的若干个柱体，所述柱体由第一实体部和若干个第二实体部的侧部连接融合所形成，所述第一实体部和所述第二实体部的形状皆为多棱柱且在连接融合处共用多棱柱的部分结构，本实用新型实施例提供了一种衍射效率好、具有高自由度的能量分布调节的二维光栅。

技术领域

本实用新型实施例涉及光学器件技术领域，特别涉及一种二维光栅、光波导及近眼显示设备。

背景技术

增强现实技术(Augmented Reality，AR)是将虚拟信息与现实世界融合在一起的科学技术，该技术能够配合其他传感器提供给用户全新的交互体验。而采用增强现实技术的近眼显示设备，如增强现实眼镜中，主要有棱镜方案、birdbath方案、自由曲面方案和波导方案，波导方案又分为几何波导方案、浮雕光栅波导方案和体全息波导方案。其中，浮雕光栅波导目前的方案路径主要又包括基于一维光栅的波导方案和基于二维光栅的波导方案。

目前，二维光栅波导使用的二维光栅结构兼顾了扩展和耦出的功能，因此在同样大小的波导基底上，二维光栅结构可以提供更大的视场角和眼动范围。然而，目前基于二维光栅结构的光波导方案中，二维光栅结构通常为圆柱结构和菱形结构，这两种结构的可调节光栅参数较少，导致对光线的不同衍射级次之间的能量分布调节自由度低。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种具有更多调节衍射效率的自由度的二维光栅、光波导及近眼显示设备。

本实用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例中提供了一种二维光栅，包括配置为周期性平铺排列在波导基底表面的若干个柱体，所述柱体由第一实体部和若干个第二实体部的侧部连接融合所形成，所述第一实体部和所述第二实体部的形状皆为多棱柱且在连接融合处共用多棱柱的部分结构。

在一些实施例中，在所述柱体的横截面上，形成所述第二实体部的多棱柱的外接圆的圆心位于形成所述第一实体部的多棱柱的外接圆的圆周上。

在一些实施例中，所述二维光栅在所述波导基底表面的第一方向上的周期与在所述波导基底表面的第二方向上的周期之比为所述第一方向和所述第二方向为在所述波导基底表面上相互垂直的两个方向，所述二维光栅在所述第一方向上的周期为200nm-2μm。

在一些实施例中，在每一个所述柱体中，当所述第二实体部的数量大于或等于两个时，任意两个相邻的所述第二实体部不相接。

在一些实施例中，所述第二实体部为两个，两个形成所述第二实体部的多棱柱的外接圆的圆心与形成所述第一实体部的多棱柱的外接圆的圆心之间的连线形成的夹角为180°。

在一些实施例中，在所述柱体的横截面上，形成所述第一实体部的多棱柱的外接圆的圆心到形成所述第一实体部的多棱柱的侧棱的距离为10nm-1μm；和/或，在所述柱体的横截面上，形成所述第二实体部的多棱柱的外接圆的圆心到形成所述第二实体部的多棱柱的侧棱的距离为10nm-1μm。

在一些实施例中，在所述柱体的横截面上，形成所述第一实体部的多棱柱的外接圆的圆心到形成所述第二实体部的多棱柱的外接圆的圆心的距离为20nm-2μm。

在一些实施例中，所述第一实体部、所述第二实体部和/或所述柱体的高度为10nm-1μm；和/或，所述第一实体部、所述第二实体部和/或所述柱体的顶面呈阶梯状时，各阶梯的宽度为1-500nm、深度为1-500nm。

在一些实施例中，各所述柱体之间的最小间隔大于10mm。

为解决上述技术问题，第二方面，本实用新型实施例提供了一种光波导，包括：波导基底以及设置于所述波导基底的如第一方面所述的二维光栅。