[实用新型]一种衍射光波导

说明书

本实用新型提供了一种衍射光波导，包括：波导基底；形成于波导基底表面的耦入光栅结构，耦入光栅结构用于将图像光束耦入波导基底并在波导基底内传输；形成于波导基底表面的耦出光栅结构，耦出光栅结构用于将波导基底内传输的图像光束从波导基底中衍射耦出；其中，耦出光栅结构被配置为：不同区域的结构对应的衍射效率适配于目标衍射效率；其中，构成耦入光栅结构的材料是刻蚀材料；构成耦出光栅结构的材料是压印材料；刻蚀材料的折射率高于压印材料的折射率。本实用新型提供的技术方案，可以在获得较佳的衍射光波导耦出效果的条件下，极大地提高衍射光波导的耦入效果，而且该衍射光波导的制备工艺复杂度相较于常规增幅不大。

技术领域

本实用新型涉及衍射光波导领域，尤其涉及一种衍射光波导。

背景技术

增强现实(AR)是一种将真实世界和虚拟信息相融合的技术，AR显示系统通常包括微型投影仪和光学显示屏，将微型显示器提供的虚拟内容通过光学显示屏投射到人眼中，同时，用户可以透过光学显示屏看到真实世界。光波导是光学显示屏的一种实现路径，目前市面上光波导通常被分为几何阵列波导和衍射光波导，衍射光波导又分为体全息波导和表面浮雕光栅波导，其中表面浮雕光栅波导以其极高的设计自由度和由纳米压印加工带来的可量产性，在众多方案中具有明显的优势。

然而，纳米压印工艺受限于压印胶材的折射率，难以实现兼顾不同波长、大视场角的高衍射效率，导致表面浮雕光栅光波导的图像耦入效果受限，影响整个波导的显示效果。因而，开发一种工艺简单且耦入效果好的衍射光波导，成为本领域技术人员亟待要解决的技术重点。

实用新型内容

本实用新型提供一种衍射光波导，以解决现有纳米压印工艺制备衍射光波导时耦入效果受限的问题。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种衍射光波导，包括：

波导基底；

形成于所述波导基底表面的耦入光栅结构，所述耦入光栅结构用于将图像光束耦入所述波导基底并在所述波导基底内传输；

形成于所述波导基底表面的耦出光栅结构，所述耦出光栅结构用于将所述波导基底内传输的图像光束从所述波导基底中衍射耦出；其中，所述耦出光栅结构被配置为：不同区域的光栅结构对应的衍射效率被调制，使得所述耦出光栅结构中不同区域的结构对应的衍射效率适配于目标衍射效率；所述目标衍射效率表征了使得从所述耦出光栅结构耦出的所述图像光束的亮度均匀时，所述耦出光栅结构中不同区域的结构对应的衍射效率；

其中，构成所述耦入光栅结构的材料是刻蚀材料；构成所述耦出光栅结构的材料是压印材料；所述刻蚀材料的折射率高于所述压印材料的折射率。

可选的，所述耦入光栅结构包括间隔排列的若干光栅单元；所述衍射光波导还包括金属膜层；所述金属膜层覆盖所述若干光栅单元，且填充于所述若干光栅单元之间的间隙中。

可选的，所述刻蚀材料的折射率大于或等于2.4。

可选的，所述耦出光栅结构被配置为：不同区域的光栅结构对应的相应的光栅深度和/或光栅占空比，以使得不同区域的光栅结构对应的衍射效率适配于对应的所述目标衍射效率。

可选的，所述耦出光栅结构包括若干光栅单元，所述耦出光栅结构被配置为：不同区域的光栅单元对应相应的的形状，以使得不同区域的光栅结构对应的衍射效率适配于对应的所述目标衍射效率。

可选的，所述衍射光波导还包括：扩瞳光栅结构；所述扩瞳光栅结构沿图像光束在所述波导基底的传播方向上，形成于所述耦入光栅结构和所述耦出光栅结构之间，用于将图像光束扩展传播至所述耦出光栅结构。

可选的，所述刻蚀材料是TiO2或GaN。

可选的，所述压印材料是树脂材料。

可选的，所述扩瞳结构的材料是压印材料。