[发明专利]一种二维扩瞳体全息光波导及其制作方法和制作装置

说明书

本发明实施例涉及光波导技术领域，公开了一种二维扩瞳体全息光波导及其制作方法和装置，该光波导包括波导基底和设置在波导基底的转折光栅，转折光栅包括在波导基底的厚度方向上重叠第一体全息光栅和第二体全息光栅，第一体全息光栅用于将在波导基底内沿第一方向全反射传播的光束进行第一衍射，第二体全息光栅用于将经第一衍射的光束进行第二衍射以使光束在波导基底沿第二方向传播，可通过相互相干的第一光束和第二光束分别进行第一次曝光得到第一体全息光栅、进行第二次曝光得到第二体全息光栅，该光波导制作方法及装置简单、可避免两束干涉光的偏振方向无法保持一致出现背景光干扰的情况。

技术领域

本发明实施例涉及光波导技术领域，特别涉及一种二维扩瞳体全息光波导及其制作方法和制作装置。

背景技术

增强显示(Augmented Reality，AR)作为一种新型显示技术越来越受到广泛的关注，在AR智能眼镜领域，目前实现AR显示的光学方案主要有棱镜方案、Bird-bath方案和光波导方案等。其中，通过棱镜进行虚实场景融合显示的棱镜方案视场角小不利于实际应用；Bird-bath方案使用的自由曲面镜会导致光学元件部分厚度大，光学显示系统体积大；光波导方案则能够实现更加紧凑的显示系统，从而使得智能眼镜更加接近于传统眼镜，具有重要的市场应用空间。

而光波导方案中又包含阵列光波导、浮雕光栅光波导和体全息光波导等，各自具有其特点。其中，体全息光波导具有两种形式：一维扩瞳体全息波导和二维扩瞳体全息波导。一维扩瞳体全息波导需要光机在一个方向上具有很大的尺寸，入瞳需为长条形分布，但这样会导致光学系统体积大的问题。而二维扩瞳体全息波导，可以大大降低对光机体积的需求，现有的二维扩瞳体全息波导的实现方式主要有：一片二维扩瞳体全息光波导包含耦入、转折和耦出体全息光栅及玻璃基底，图像光从耦入光栅耦入后传播至转折光栅，通过转折光栅在一个方向上进行扩瞳，然后转折后的光再全反射至耦出光栅耦出。

但是，二维扩瞳体全息转折光栅必须是由两个异面的全反射激光干涉形成，两束干涉光的偏振方向无法保持一致，导致存在背景光干扰，从而降低转折光栅的衍射效率、降低整个波导的能量利用率，另外耦入光栅、转折光栅和耦出光栅的曝光光路均不同，也增加了二维扩瞳体全息光波导的制作难度。

发明内容

本申请实施例提供了一种二维扩瞳体全息光波导及其制作方法和制作装置。

本发明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，本发明实施例中提供了一种二维扩瞳体全息光波导，包括：波导基底和设置在所述波导基底的转折光栅，所述转折光栅包括第一体全息光栅和第二体全息光栅，所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅在所述波导基底的厚度方向上重叠，所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅的光栅矢量方向之间的夹角为预设角度；其中，所述第一体全息光栅用于将在所述波导基底内沿第一方向全反射传播的光束进行第一衍射，所述第二体全息光栅用于将经第一衍射的光束进行第二衍射以使所述光束在所述波导基底沿第二方向传播，所述预设角度等于所述第一方向与所述第二方向的夹角。

在一些实施例中，所述二维扩瞳体全息光波导还包括：耦入光栅，其设于所述波导基底并与所述第一体全息光栅具有相同的光栅矢量方向；耦出光栅，其设于所述波导基底并与所述第二体全息光栅具有相同的光栅矢量方向。

在一些实施例中，所述转折光栅为包括所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅的角度复用体全息光栅，所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅位于所述波导基底的相同平面内。

在一些实施例中，所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅间隔设于所述波导基底的不同平面内。

在一些实施例中，所述耦入光栅包括至少两个时，所述至少两个耦入光栅在所述二维扩瞳体全息光波导的厚度方向上重叠。

在一些实施例中，所述第一体全息光栅的衍射效率沿所述第一方向逐渐增大。