[发明专利]衍射波导装置、近眼显示设备及制造方法

权利要求书

1.一种衍射波导装置，其特征在于，所述衍射波导装置包括：

波导基底；以及

光栅结构，所述光栅结构设置于所述波导基底的表面，所述光栅结构包括若干光栅单元，所述若干光栅单元具有在第一方向上的第一周期和在与所述第一方向不同的第二方向上的第二周期，通过调节所述第一周期及所述第二周期，以使所述光栅结构的二维扩瞳角度为180°。

2.如权利要求1所述的衍射波导装置，其特征在于，所述衍射波导装置满足以下条件式：在所述光栅结构的归一化k空间的视场分布中,横轴是λk_χ/2π，纵轴是λk_y/2π，同心的内圆及外圆的半径分别是环境折射率和波导基底的折射率,中心视场位于所述内圆内,(0，0)级衍射视场及(-1，±1)级衍射视场位于所述内圆与所述外圆围成的圆环中，(0，±1)级衍射视场位于所述外圆外，以避免(0，±1)级衍射，所述中心视场的扩瞳夹角为180°；其中，λ为波长，k_x为倒空间中x方向光栅矢量，k_y为倒空间中y方向光栅矢量。

3.如权利要求2所述的衍射波导装置，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向之间的夹角θ的范围为：80°≤θ≤100°。

4.如权利要求2所述的衍射波导装置，其特征在于，所述第一周期的模长等于N倍所述第二周期的模长，所述N的范围为:0.5≤N≤2。

5.如权利要求2所述的衍射波导装置，其特征在于，若干所述光栅单元排列成矩形区域，以所述矩形区域的平行于所述第一方向的中心线为对称轴，对所述中心线相对的两侧调整各所述光栅单元的占空比，以调制若干所述光栅单元的衍射效率。

6.如权利要求5所述的衍射波导装置，其特征在于，若干所述光栅单元的径向尺寸自所述中心线沿所述第二方向逐渐增大。

7.如权利要求5所述的衍射波导装置，其特征在于，若干所述光栅单元的径向尺寸沿所述第一方向逐渐增大，且自所述中心线沿所述第二方向逐渐增大。

8.如权利要求5所述的衍射波导装置，其特征在于，若干所述光栅单元的高度尺寸自所述中心线沿所述第二方向朝相对的两侧逐渐增大或减小。

9.如权利要求2所述的衍射波导装置，其特征在于，所述波导基底的表面为阶梯面，所述阶梯面包括位于中部的第一台阶面及位于所述第一台阶面相对两侧的两个第二台阶面，若干所述光栅单元设置于所述第一台阶面及两个所述第二台阶面，其中各所述光栅单元背离所述表面的端面共面。

10.如权利要求9所述的衍射波导装置，其特征在于，所述第一台阶面上的光栅单元的高度小于每一第二台阶面上的光栅单元的高度。

11.如权利要求1所述的衍射波导装置，其特征在于，所述第一周期的第一模长为260nm至500nm；所述第二周期的第二模长为260nm至500nm。

12.如权利要求1-11任意一项所述的衍射波导装置，其特征在于,所述光栅结构包括设于所述波导基底的耦入光栅及耦出光栅，所述耦入光栅用于将光线耦入所述波导基底；所述耦出光栅通过若干所述光栅单元组成，所述耦出光栅用于接收经由所述波导基底全反射后的光线，并将光线经二维扩瞳后耦出所述波导基底。

13.如权利要求12所述的衍射波导装置，其特征在于，所述波导基底包括相背设置第一表面及第二表面，所述耦入光栅及所述耦出光栅均设于所述第一表面或所述第二表面；或者所述耦入光栅及所述耦出光栅分别设于所述第一表面及所述第二表面。