[发明专利]基于二维光栅的平面光波导

权利要求书

1.基于二维光栅的光波导，其特征在于，所述光波导的耦入、扩瞳、耦出一体化，其中，所述光波导包括：

波导基底；和

光栅结构，其中所述光栅结构被设置于所述波导基底的一表面，其中所述光栅结构包括周期排布的多个光栅单元，和具有沿各所述光栅单元周期方向的周期线，其中所述周期线至少包括相互交叉且夹角为60°的第一周期线和第二周期线；

其中，光线经过所述光栅结构的任意区域耦入后，被所述光栅结构的所述光栅单元衍射产生多个级次的光线方向进入所述波导基底，且整个所述光栅结构均有光线耦出，以通过一片所述光栅结构实现光线的耦入、扩瞳和耦出。

2.根据权利要求1所述的光波导，其中所述光栅结构为凸出于所述波导基底的表面的凸起结构。

3.根据权利要求1所述的光波导，其中所述波导基底的表面具有一凹槽，其中所述光栅结构凸出于所述凹槽的底面。

4.根据权利要求2所述的光波导，其中所述光栅单元垂直于所述波导基底的表面。

5.根据权利要求4所述的光波导，其中所述光栅结构的衍射效率根据调整选自：所述光栅结构的占空比和所述光栅单元的高度中的一种或组合被预设。

6.根据权利要求2所述的光波导，其中所述光栅单元与所述波导基底的表面之间具有一定的倾斜角。

7.根据权利要求6所述的光波导，其中所述光栅结构的衍射效率根据调整选自：所述光栅结构的占空比、所述光栅单元的高度和所述倾斜角中的其中一种或组合被预设。

8.根据权利要求2所述的光波导，其中相邻的所述光栅单元之间具有一定的斜面夹角。

9.根据权利要求8所述的光波导，其中所述光栅结构的衍射效率根据调整选自：所述光栅结构的占空比、所述光栅单元的高度和所述斜面夹角中的一种或者组合被预设。

10.根据权利要求1所述的光波导，其中所述波导基底的折射率为1.4至2.2，厚度为0.3mm至2.5mm。

11.根据权利要求1所述的光波导，其中所述光栅结构的周期为200nm至700nm。

12.根据权利要求1所述的光波导，其中所述光栅单元的线宽为50nm至650nm，高度为80nm至650nm。

13.根据权利要求1所述的光波导，其中所述光栅单元为选自：类柱形结构、圆柱形结构、椭圆柱形结构、棱柱形结构、圆锥形结构、棱锥形结构、类棱台和圆台形结构中一种或组合。

14.根据权利要求1至13任一所述的光波导，其中所述光栅结构位于所述波导基底的表面，其中所述表面为同一平面，其中各所述光栅单元的高度保持一致。

15.根据权利要求1至13任一所述的光波导，其中所述光栅结构位于所述波导基底的表面，其中所述表面为同一平面，其中所述光栅结构包括沿光线传播方向依次划分的相邻的第一区域和第二区域，其中所述第一区域具有多个第一光栅单元，其中所述第二区域具有多个第二光栅单元，其中所述第一光栅单元的高度不等于所述第二光栅单元的高度。

16.根据权利要求15所述的光波导，其中所述光栅结构进一步包括沿光线传播方向划分的与所述第二区域相邻的第三区域，其中所述第三区域具有多个第三光栅单元，其中所述第三光栅单元的高度不等于所述第二光栅单元的高度。

17.根据权利要求16所述的光波导，其中所述第一区域内的所述第一光栅单元、所述第二区域内的所述第二光栅单元以及所述第三区域内的所述第三光栅单元呈阶梯状上升。