[實用新型]一種基于光子晶體的平面波導投影結構

有效

• 申請號: 201720879407.5
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN207037130U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 孫增輝;孫赟
• 申請（專利權）人: 武漢云眸科技有限公司
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;G02B6/00;G02B27/01
• 代理公司: 北京卓唐知識產權代理有限公司11541
• 代理人: 唐海力,韓來兵

技術領域

本實用新型涉及平面波導投影結構技術領域，具體涉及一種基于光子晶體的平面波導投影結構。

背景技術

近年來，全息顯示技術進展迅速，尤其是頭戴式全息顯示設備，在航空領域、增強現實(AR)領域等得到了廣泛的應用。而現有的頭戴式全息顯示裝備多采用自由曲面光學系統，導致其體積較大，佩戴不方便，且光學傳導效率較低。

實用新型內容

本實用新型的目的利用光子晶體結構實現圖像的投影，以提高平板波導投影結構的光學效率，同時縮小頭戴式全系顯示裝備的體積，方便用戶佩戴。

為了實現上述目的，本實用新型提供了一種基于光子晶體的平板波導結構，包括襯底層，襯底層上設置平面波導結構，平面波導結構自上而下依次包括上包層、中間層和下包層，上包層和下包層對稱設置，其中，

上包層和/或下包層由至少一層膜結構組成，膜結構上設置四個區域，每個區域均設置晶體結構，晶體結構為二維光子晶體結構或一維光子晶體結構和二維光子晶體結構。

進一步，一維光子晶體結構為由溝槽組成的光柵結構。

進一步，二維光子晶體結構為柱狀結構。

進一步，二維光子晶體結構貫穿中間層。

進一步，上包層和/或下包層兩側設置由溝槽組成的光柵結構。

在上述技術方案中，本實用新型通過光子晶體結構的設置，直接將影像經過多次衍射與反射最終投射到人眼中，相對于傳統的自由曲面光學結構和平面衍射光柵結構，具有體積小和光學利用效率高的特點。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型所述的基于光子晶體的平板波導結構整體結構框圖示意圖；

圖2為本實用新型所述的基于光子晶體的平板波導結構的俯視結構示意圖；

圖3為本實用新型所述的基于光子晶體的平板波導結構的一個截面的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細介紹。

如圖1-3所示，本實用新型提供了一種基于光子晶體的平板波導結構，包括襯底層102，襯底層上設置平面波導結構101，平面波導結構自上而下依次包括上包層1、中間層2和下包層3，上包層1和下包層3對稱設置，其中，上包層1和/或下包層3由至少一層膜結構組成，膜結構上設置四個區域，每個區域均設置晶體結構，晶體結構為二維光子晶體結構或一維光子晶體結構和二維光子晶體結構。

本實施例中晶體結構為一維光子晶體結構4和二維光子晶體結構5組成，如圖2所示，一維光子晶體結構包括反射一維光子晶體結構41和42，二維光子晶體結構包括入射二維光子晶體結構51和出射二維光子晶體結構52。

本實用新型所述的基于光子晶體的平板波導結構中襯底層102為平板波導結構101提供了支撐載體。具體地，本實施例中襯底層設為了透明玻璃，通過透明玻璃的設置為平板波導結構101提供支撐，防止平板波導結構斷裂。本實施例中襯底層厚度設為200μm，需要說明的是，襯底層的厚度可根據實際需要進行設置。上包層1、中間層2和下包層3均可使用可見光波段的透明材料，上包層1和下包層3的材料、厚度和結構均相同，在此僅對上包層結構予以介紹。本實施例中上包層是由折射率不同的多層膜結構組成，具體可采用氧化硅、氧化鈦等透明材料形成的膜結構，該膜結構的可選擇采用CVD(Chemical Vapor Deposition,化學氣相沉積)等技術處理為整體，最終單層或形成多層膜結構。因此上包層對于入射的可見光波段的光波具有全反射的作用，在上包層結構對光進行全反射的同時，利用二維光子晶體結構再對光進行衍射，最終將影像經過多次衍射和全反射，最終通過襯底層投射到人眼中。具體地，中間層可選擇具有較大折射率的材料。生產過程中，首先選擇材料支撐襯底層或選擇作為襯底層的成品，在襯底層上按照依次設置下包層、中包層和上包層，具體可采用CVD技術處理。制作過程中，由于上包層1和下包層3是對稱設置在中包層的，因此加工過程中，要求保證上包層與下包層的材料、厚度及結構的統一性。由于本實用新型所述的基于光子晶體的平板波導結構對影像的投射效果好，因此可以應用到顯示設備上，例如頭戴式顯示設備。