[发明专利]使用交叉光栅的波导光复用器

权利要求书

1.一种光学元件，包括：

波导；

外耦合光学元件，其包括：

具有光栅方向的至少一个或多个第一衍射光栅，所述一个或多个第一衍射光栅设置在所述波导的主表面上；以及

具有光栅方向的至少一个或多个第二衍射光栅，所述一个或多个第二衍射光栅相对于所述一个或多个第一衍射光栅设置以使得所述一个或多个第一衍射光栅的所述光栅方向垂直于所述一个或多个第二衍射光栅的所述光栅方向；

其中，所述至少一个或多个第二衍射光栅被设置在所述至少一个或多个第一衍射光栅之上并且至少部分重叠所述至少一个或多个第一衍射光栅，并且其中，所述一个或多个第一衍射光栅和所述一个或多个第二衍射光栅被设置在所述波导的相同侧上；

内耦合光学元件，其位于所述波导上与所述外耦合元件分开的横向偏移位置处；以及

图像注入装置，其被配置为将具有图像内容的图像光引导到所述内耦合光学元件上，并且其中，所述内耦合光学元件被配置为将所述图像光内耦合到所述波导中，以使得所述图像光在所述波导内被引导到所述外耦合光学元件。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述至少一个或多个第一衍射光栅和所述至少一个或多个第二衍射光栅被设置在所述波导的相同底部主表面上或相同顶部主表面上。

3.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述一个或多个第二衍射光栅通过隔离层与所述一个或多个第一衍射光栅分隔开。

4.根据权利要求3所述的光学元件，其中，所述隔离层包括透明氧化物或聚合物材料。

5.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述一个或多个第一衍射光栅和所述一个或多个第二衍射光栅各自包括对称衍射光栅。

6.根据权利要求1所述的光学元件，其中，

所述一个或多个第一衍射光栅包括具有第一衍射方向的至少一个或多个第一非对称衍射光栅和具有与所述第一衍射方向反平行的第二衍射方向的至少一个或多个第二非对称衍射光栅；并且

所述一个或多个第二衍射光栅包括具有第三衍射方向的至少一个或多个第三非对称衍射光栅和具有与所述第三衍射方向反平行的第四衍射方向的至少一个或多个第四非对称衍射光栅。

7.根据权利要求6所述的光学元件，其中，所述一个或多个第一、第二、第三和第四非对称衍射光栅包括闪耀光栅、布拉格光栅、液晶光栅、正弦光栅、二元光栅、体积相位光栅、或超表面光栅。

8.根据权利要求7所述的光学元件，其中，所述一个或多个第一、第二、第三和第四非对称衍射光栅包括液晶材料。

9.根据权利要求8所述的光学元件，其中，所述一个或多个第一、第二、第三和第四非对称衍射光栅包括向列型液晶材料。

10.根据权利要求8所述的光学元件，其中，所述一个或多个第一、第二、第三和第四非对称衍射光栅包括胆甾型液晶材料。

11.根据权利要求8所述的光学元件，其中，所述一个或多个第一、第二、第三和第四非对称衍射光栅包括可聚合液晶材料。

12.根据权利要求8所述的光学元件，其中，所述一个或多个第一、第二、第三和第四非对称衍射光栅通过纳米压印工艺形成。

13.根据权利要求8所述的光学元件，其中，所述第一非对称衍射光栅沉积在第一配向层上，并且所述第三非对称衍射光栅沉积在第二配向层上。

14.根据权利要求13所述的光学元件，其中，所述第二非对称衍射光栅直接沉积在所述第一非对称衍射光栅上，并且所述第四非对称衍射光栅直接沉积在所述第三非对称衍射光栅上。