[发明专利]一种高亮度全息波导显示装置

权利要求书

1.一种高亮度全息波导显示装置，包括微显示器、准直镜、波导、入耦合器和出耦合体全息光栅，所述入耦合器和出耦合体全息光栅分别密接于波导表面的两端，所述波导包括第一表面和第二表面；所述微显示器加载图像，向外发射载有图像信息的发散光，所述发散光通过准直镜后变为平行光，所述平行光垂直入射到入耦合器上，被入耦合器衍射，进入波导；在波导中，光以全反射的形式传播，直到被出耦合体全息光栅衍射输出；其特征在于：所述入耦合器包括顶层体全息光栅和底层体全息光栅；所述顶层体全息光栅与出耦合体全息光栅密接于所述波导第一表面S1的两端，所述底层体全息光栅密接于波导的第二表面S2，且位于所述顶层体全息光栅的下方；

所述顶层体全息光栅的布拉格波长为λ+Δλ₁，所述底层体全息光栅的布拉格波长为λ+Δλ₂，所述出耦合体全息光栅的布拉格波长为λ，其中，λ为入射光波长，且Δλ₁×Δλ₂≤0，|Δλ₁-Δλ₂|的取值范围为0nm～20nm；所述顶层体全息光栅的光栅倾斜角等于底层体全息光栅的光栅倾斜角且出耦合体全息光栅的光栅倾斜角满足且的范围为22°～30°；

所述底层体全息光栅使垂直入射的平行光发生布拉格衍射，一部分衍射光进入波导，在波导内以全反射的形式传播；一部分衍射光透过波导垂直入射到顶层体全息光栅，被顶层体全息光栅布拉格衍射，其中一部分衍射光进入波导，在波导内以全反射的形式传播；

入耦合器的衍射效率函数D(λ)为：

D(λ)＝D_T,-1(λ)+D_T,0(λ)×D_R,-1(λ)

其中，D_T,-1(λ)是底层体全息光栅-1级衍射光T_-1的衍射效率函数，D_T,0(λ)是底层体全息光栅0级衍射光T₀的衍射效率函数，D_R,-1(λ)是顶层反射型体全息光栅-1级衍射光R_-1的衍射效率函数。

2.根据权利要求1所述的高亮度全息波导显示装置，其特征在于：所述顶层体全息光栅为反射型体全息光栅，其厚度为3um～15um。

3.根据权利要求1所述的高亮度全息波导显示装置，其特征在于：所述底层体全息光栅为反射型体全息光栅，其厚度为3um～10um。

4.根据权利要求1所述的高亮度全息波导显示装置，其特征在于：所述出耦合体全息光栅为反射型体全息光栅，其厚度为3um～15um。

5.根据权利要求1至4任一项所述的高亮度全息波导显示装置，其特征在于：所述顶层体全息光栅、底层体全息光栅和出耦合体全息光栅为单色体全息光栅。

6.根据权利要求1至4任一项所述的高亮度全息波导显示装置，其特征在于：所述顶层体全息光栅、底层体全息光栅和出耦合体全息光栅为复用体全息光栅。

7.根据权利要求1至4任一项所述的高亮度全息波导显示装置，其特征在于：所述顶层体全息光栅和底层体全息光栅和出耦合体全息光栅为多层体全息光栅。

8.根据权利要求1所述的高亮度全息波导显示装置，其特征在于：所述波导可以为平板波导或自由曲面波导。