[发明专利]宽视场全息偏斜镜

说明书

本发明提供了一种全息偏斜镜，所述全息偏斜镜具有可相对于其表面法线倾斜的反射轴或偏斜轴。相对于所述表面法线在两个维度上倾斜所述偏斜轴将所述全息偏斜镜的可能视场扩展到例如60或更大。可使用具有匹配的全内掠入‑延伸旋转(TIGER)棱镜的平面外写入几何形状来访问这些附加角度。

相关申请的交叉引用

本申请是2016年8月24日提交的标题为“Skew Mirrors,Methods of Use,andMethods of Manufacture”的国际申请PCT/US16/48499的部分继续申请，该专利申请是2016年6月6日提交的标题为“Skew Mirrors,Methods of Use,and Methods ofManufacture”的美国申请15/174,938的部分继续申请，其根据35U.S.C.§119要求2016年4月6日提交的标题为“Skew Mirrors,Methods of Use,and Methods of Manufacture”的美国申请62/318,917和2015年8月24日提交的标题为“Multiwavelength DiffractionGrating Mirrors,Methods of Use,and Methods of Manufacture”的美国申请62/209,290的优先权权益。本申请还根据35 U.S.C.§119要求2016年12月16日提交的标题为“WideField of View Skew Mirror”的美国申请62/435,676和2016年10月13日提交的标题为“TIGER Prisms and Methods of Use”的美国申请62/407,994的优先权权益。这些专利申请中的每一者以引用方式并入本文。

背景技术

全息偏斜镜是关于反射轴反射入射光的全息光学元件，其中该反射轴不需要垂直于入射光照射的表面。换句话说，全息偏斜镜的反射轴不必与全息光学元件的表面法线平行或重合。反射轴和表面法线之间的角度被称为反射轴角度，并且可以基于全息偏斜镜的期望应用来选择。

术语“反射”和类似术语在通常“衍射”被认为是适当术语的一些情况下用于本公开中。“反射”的使用与偏斜镜所展现的镜像特性一致，并且有助于避免可能混淆的术语。例如，在称光栅或偏斜镜被构造为“反射”入射光的情况下，常规技术人员可能更倾向于说光栅结构被构造成“衍射”入射光，因为通常认为光栅结构通过衍射作用于光。然而，术语“衍射”的这种使用将导致出现诸如“入射光关于大致稳定的反射轴衍射”的表述，这可能造成困惑。

因此，在表述为入射光被光栅结构“反射”的情况下，依据本公开，本领域的普通技术人员将意识到光栅结构实际上是通过衍射机制对光进行“反射”的。“反射”的这种使用在光学中并非没有先例，常规电介质反射镜就通常被表述为“反射”光，尽管衍射在这种反射中发挥主要作用。本领域技术人员因此认识到，大多数“反射”包括衍射的特性，并且由偏斜镜或其部件进行的“反射”也包括衍射。

发明内容

本技术的实施方案包括全息光学元件，包括但不限于全息偏斜镜、全息输入/输出耦合器和其他全息光学反射设备。一个示例是包括位于光栅介质中的光栅结构的光学反射设备。该光栅结构被构造成主要将入射光反射为反射光，其中入射光和反射光两者都包括第一波长。第一波长的入射光和第一波长的反射光形成由反射轴平分的角度，在入射光以横跨至少15度的内部入射角范围入射在光栅介质上时，该反射轴变化小于1度。另外，反射轴与光栅介质的表面法线相差至少2.0度。

在该光学反射设备的一些具体实施中，在入射光以横跨至少30度的内部入射角范围入射在光栅介质上时，反射轴变化小于1度。同样，光栅结构可以包括一个或多个全息图，其具有跨越至少2.00×10⁵弧度/米范围的光栅频率(|K_G|)。