[实用新型]二维光栅结构

说明书

本实用新型提供一种二维光栅结构，该二维光栅结构包括：多个周期性排列的基本单元，基本单元包括最高单元、最低单元和位于不同平面的中间单元；最高单元的顶面为二维光栅的顶面，最低单元为二维光栅的光栅槽的底面，中间单元的顶面高度位于二维光栅的顶面与二维光栅的光栅槽的底面之间。本实用新型可以自由调节二维光栅的均匀性和衍射效率，改变二维光栅的光能利用率。

技术领域

本实用新型涉及光栅制造领域，具体地，涉及一种二维光栅结构。

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。随着近来元宇宙概念的爆火，增强现实眼镜有望作为新一代信息平台取代智能手机，掀起下一代科技革命。目前由于应用场景与软件生态的限制，增强现实眼镜主要应用于安防和工业领域，其借助无与伦比的显示便捷性，解放了使用者的双手，并配合其他传感器可提供给用户全新的交互体验，显著提升团队协作效率。

作为新一代显示平台，增强现实眼镜经过了多次技术迭代，目前被普遍接受的主要有棱镜方案、birdbath方案、自由曲面方案和波导方案。前三者体积较大，限制了其在智能穿戴方面，即增强现实眼镜方面的应用，而波导是目前最佳的增强现实眼镜方案。

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。几何波导方案是使用阵列的镀膜半透半反射镜来达到虚拟信息的显示，但是该方案的视场和眼动范围受限，而且阵列镜片会给画面带来条纹效果，所以几何波导方案无法给人眼呈现最佳的显示效果。体全息波导方案目前在大规模量产上受到了限制。浮雕光栅波导方案由于纳米压印的便利性是目前研究最多的技术方案，具有大视场和大眼动范围的优势。浮雕光栅波导目前的方案路径主要有基于一维光栅的波导方案和基于二维光栅的波导方案。

其中，一维光栅波导分为耦入区域、扩展区域和耦出区域，扩展区域需要占用较大面积，从而限制了视场和眼动范围。二维光栅波导分为耦入区域和耦出区域，耦出区域使用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片上，二维光栅结构可以提供更大的视场角与眼动范围内。

现有的二维光栅往往只是单一的基本结构，可调节参数较少，对不同衍射级次之间能量分布的调节自由度低。

实用新型内容

本实用新型实施例的主要目的在于提供一种二维光栅结构，以自由调节二维光栅的均匀性和衍射效率，改变二维光栅的光能利用率。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种二维光栅结构，包括：

多个周期性排列的基本单元，基本单元包括最高单元、最低单元和位于不同平面的中间单元；

最高单元的顶面为二维光栅的顶面，最低单元为二维光栅的光栅槽的底面，中间单元的顶面高度位于二维光栅的顶面与二维光栅的光栅槽的底面之间。

在其中一种实施例中，二维光栅结构还包括基板；基本单元为与基板成预设角度倾斜的柱状体或柱状凹陷。

在其中一种实施例中，当基本单元为与基板成预设角度倾斜的柱状体时，二维光栅结构位于基板上，最低单元与基板接触。

在其中一种实施例中，当基本单元为与基板成预设角度倾斜的柱状凹陷时，二维光栅结构位于基板下，最高单元的顶面与基板接触。

在其中一种实施例中，基本单元的周期等于二维光栅的周期。

在其中一种实施例中，最高单元为柱状体，最低单元为柱状凹陷，中间单元为柱状体或柱状凹陷。

在其中一种实施例中，中间单元为自最低单元表面凸起的柱状体。

在其中一种实施例中，中间单元为自最高单元表面向下凹陷的柱状凹陷。

在其中一种实施例中，最高单元为自中间单元表面凸起的柱状体。