[发明专利]衍射光波导结构

说明书

本发明提供了一种衍射光波导结构。衍射光波导结构包括：光波导片；耦入元件，耦入元件设置在光波导片的一侧表面上，耦入元件为反射式耦入元件；膜层结构，膜层结构设置在耦入元件上，且位于耦入元件远离光波导片的一侧，膜层结构的至少一部分填充在耦入元件的间隙中，膜层结构沿远离耦入元件方向依次包括金属层和保护层。本发明解决了现有技术中的衍射光波导结构存在耦入效率差的问题。

技术领域

本发明涉及衍射光学技术领域，具体而言，涉及一种衍射光波导结构。

背景技术

随着衍射光学领域的发展，一些衍射装置已经广泛应用在增强现实设备中。衍射装置的类型多种多样，以衍射光波导结构为例，现有技术中的衍射光波导结构一般采用带有衍射光栅的光波导片，以将微投光机出射的图像光传输并扩瞳到人眼，使得佩戴者在看到真实世界的同时观察到微投光机投出叠加在真实世界的虚像。该显示技术通常由微投光机与衍射光波导结构组成，微投光机提供单色或者彩色的图像光信息，衍射光波导结构负责将光机的图像信息扩瞳放大并传输到人眼。现有的应用在衍射光波导结构中的结构可以分为浮雕光栅光波导和体光栅光波导。目前体光栅光波导受限于角度和光谱带宽小、大规模量产困难，发展缓慢的问题。浮雕光栅光波导方案由于半导体制版比较成熟和纳米压印技术的快速发展，是目前主流的衍射光波导结构的方案。但现有的采用浮雕光栅的衍射光波导结构中存在一些问题，例如外部光机发射的光的光能利用率不高和耦入效率差的问题、衍射光波导结构衍射效率不够高的问题。

也就是说，现有技术中的衍射光波导结构存在耦入效率差的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种衍射光波导结构，以解决现有技术中的衍射光波导结构存在耦入效率差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种衍射光波导结构，包括：光波导片；耦入元件，耦入元件设置在光波导片的一侧表面上，耦入元件为反射式耦入元件；膜层结构，膜层结构设置在耦入元件上，且位于耦入元件远离光波导片的一侧，膜层结构的至少一部分填充在耦入元件的间隙中，膜层结构沿远离耦入元件方向依次包括金属层和保护层。

进一步地，膜层结构还包括介质层，介质层位于金属层与保护层之间。

进一步地，耦入元件远离光波导片的一侧表面为具有凹凸结构的表面，金属层随形覆盖在凹凸结构的表面上，以使金属层形成具有同样凹凸结构的表面，金属层各个位置的厚度均相等。

进一步地，保护层朝向金属层的一侧随形覆盖在金属层的凹凸结构的表面上，以使保护层朝向金属层的一侧具有与金属层同样的凹凸结构的表面，保护层远离金属层的一侧表面为平面。

进一步地，耦入元件远离光波导片的一侧表面为具有凹凸结构的表面，金属层随形覆盖在耦入元件具有凹凸结构的表面上，以使金属层形成具有同样凹凸结构的表面，金属层各个位置的厚度均相等；介质层随形覆盖在金属层的凹凸结构的表面上，以使介质层形成具有同样凹凸结构的表面，保护层朝向介质层的一侧随形覆盖在介质层的凹凸结构的表面上，以使保护层朝向介质层的一侧具有与介质层同样的凹凸结构的表面，保护层远离金属层的一侧表面为平面。

进一步地，耦入元件远离光波导片的一侧表面为具有凹凸结构的表面，金属层朝向耦入元件的一侧随形覆盖在耦入元件具有凹凸结构的表面上，以使金属层朝向耦入元件的一侧形成具有同样凹凸结构的表面，金属层远离耦入元件的一侧表面为平面。

进一步地，膜层结构还包括介质层，介质层设置在金属层与保护层之间，介质层的两侧表面均为平面，保护层的两侧表面均为平面。

进一步地，衍射光波导结构还包括转折元件和耦出元件，转折元件和耦出元件分别设置在光波导片的两侧表面，且转折元件在光波导片上的投影与耦出元件在光波导片上的投影对应设置。