[实用新型]一种体全息光栅及其制备系统、复制加工结构、波导结构

说明书

本实用新型公开一种体全息光栅及其制备系统、复制加工结构、波导结构，其中，所述体全息光栅包括：光敏材料及记录在所述光敏材料上的多个以二维阵列形式排列的连续光栅区域；沿着阵列的行方向和列方向的所述光栅区域的光栅矢量离散渐变。本实用新型的技术方案提供的离散变K矢量的体全息光栅为以二维阵列形式排列的光栅区域阵列，可以达到较大的角度带宽，且衍射率较为均为，同时便于加工和复制，制备成本低，有利于大规模量产。

技术领域

本实用新型涉及显示设备技术领域，特别涉及一种体全息光栅及其制备系统、复制加工结构、波导结构。

背景技术

头戴式显示器包括微型显示器和光学系统；其中，光学系统将来自微型显示器的图像投射到用户眼睛，以使用户看到真实世界。因而，头戴式显示器具有实用性和休闲的应用，例如，航空和航天应用领域允许飞行员看见重要的飞行控制信息而不必使他们的眼睛离开飞行路径；公共安全领域应用包括地图和热成像的战术显示；其他领域的应用还包括视频游戏、交通运输和无线电通信等。

一种典型的头戴式显示器涉及光栅和光波导，将来自微投影仪的光线通过准直光学系统入射到光波导，在光波导上设置有体全息光栅，对输入光进行衍射，改变输入光的传播方向，使之耦合到光波导中，进入光波导的入射光线满足全内反射条件，向光波导的另一端传播；在光波导的另一端设置有另一体全息光栅，将光线耦出波导，投射到用户眼睛，从而实现同时在两个维度上扩展输入光，获得更大的出射光瞳，减小装置的整体尺寸。

然而，体全息光栅具有角度和波长选择性，整个光栅面只对一定波段内的光波发生衍射，一般在获得高衍射率的同时，难以获得较大的角度带宽。现有技术中，一般采用对光栅的衍射响应角度做连续变换的方法制备K矢量连续变换光栅，以获得较大的角度带宽。K矢量连续变换光栅在制备时，要通过连续变化物光和参考光的方式，在全息材料中记录渐变的干涉光场。但受限于曝光材料的均匀性，制备工艺繁琐等因素，该K矢量连续变换的光栅难以做工业化规模化批量生产。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种体全息光栅及其制备系统、复制加工结构、波导结构，旨在获得角度带宽较大、衍射率较为均匀，且便于加工和复制的光栅结构。

为实现上述目的，本实用新型一实施例提出了一种体全息光栅，包括：光敏材料及记录在所述光敏材料上的多个以二维阵列形式排列的连续光栅区域；

沿着阵列的行方向和列方向的所述光栅区域的光栅矢量离散渐变。

优选地，每一所述光栅区域具有不同的曝光调制特性。

本实用新型另一实施例提出了一种体全息光栅的制备系统，包括：计算机控制器、光路系统、运动平台及待加工的光敏材料；其中，

所述待加工的光敏材料通过折射率匹配液平行粘合于一基片上，固定于所述运动平台上；

所述运动平台用于控制所述待加工的光敏材料沿行方向和列方向移动；

所述光路系统包括：

激光器和第一分光棱镜，所述第一分光棱镜用于将激光光束分为对所述待加工的光敏材料进行曝光的物光和参考光；

在所述物光光路上依次布置有准直扩束系统、第二分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、光阑、第一扩束器、第一准直透镜和第一聚焦透镜；且所述第二分光棱镜的反射光路上设置有一空间光调制器；

在所述参考光光路上依次布置有第三反射镜、第二扩束器、第二准直透镜和第二聚焦透镜；

其中，所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜均安装在相应的电控旋转台上，用于控制物光和参考光对所述待加工的光敏材料的入射角度；

所述计算机控制器，与所述激光器、空间光调制器和运动平台连接，用于输出控制信号。