[發明專利]適用于RGB波段高效率偏振無關的傾斜光柵

在審

• 申請號: 202011209254.6
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN114442209A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 金戈;周常河;劉煒程;賈偉
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 詹麗紅

本發明公開了一種適用于RGB波段高效率偏振無關的傾斜光柵，其中三原色的中心波長分別為：紅光：620nm，綠光：526nm，藍光：460nm。光柵層與基底層都為熔融石英，光柵的周期為：723～745納米，脊寬為：460～494納米，傾斜角：15～16.4度，光柵總深度為：1400～1440納米，當TE偏振光或者TM偏振光垂直入射時，其?1級透射率在RGB波段均超過80％，同時0級和1級透射光的衍射效率比較低，使得出射光的能量主要集中在?1級上。本發明中傾斜光柵由電子束直寫裝置與微電子深刻蝕加工而成，結構簡單，容差較大，制作方便，能夠大規模制造，可適用于顯示器中成像顯示技術，具有重要的使用前景。

技術領域

本發明涉及透射光柵技術領域，具體涉及一種適用于RGB波段高效率偏振無關的傾斜光柵，特別是適用于RGB波段的偏振無關垂直入射的-1級高效率傾斜光柵。

背景技術

三維顯示技術是當下熱門的屏幕顯示技術，一般的雙目視差3D只能在特定的位置和角度觀看，而且容易形成模糊、重影，體驗較差。而光場3D顯示通過光柵陣列等技術，實現了多個視點，可以提供連續視差，提供較好的裸眼3D體驗。其中能適用于RGB三原色的高效率光柵并且能提供一定的偏轉角的光柵在三維顯示技術中扮演著重要的角色。熔融石英是一種理想的光柵材料，它具有穩定的性能，高損傷閾值和在可見波段的寬透射譜，用于制作光柵工藝流程簡單，易于加工。

魯云開等人設計了一種正入射寬光譜寬入射角高效率偏振無關多層傾斜光柵【魯云開等.光學學報,2020,40(14):1405001.】，具有較大的波長帶寬和入射角帶寬，但是由于傾斜角較大(71.64度)，加工不易，且在藍光波段效率不高。

使用嚴格耦合波算法計算傾斜光柵的衍射效率【在先技術2Moharam M G et al.,JOSA a,1995,12(5):1068-1076.】，同時結合模擬退火算法【在先技術3W.Goffe et al.,J.Econometrics 60,65-99(1994)】優化光柵結構，通過編碼的計算機程序得到最優解。但是，目前還沒有針對RGB波段實現偏正無關正入射-1級高效率透射的設計。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種適用于RGB波段高效率偏振無關的傾斜光柵，該傾斜光柵為單層，便于加工，傾斜角僅為16度，垂直入射下-1衍射級同時在RGB三個波段達到較高衍射效率。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種適用于RGB波段高效率偏振無關的傾斜光柵，所述的傾斜光柵由上至下依次為光柵基底層和傾斜光柵層，其中，所述的光柵基底層為長方體，所述的傾斜光柵層為具有一定傾斜角度的光柵結構。

進一步地，所述的光柵基底層和傾斜光柵層的介質材料為熔融石英。

進一步地，所述的傾斜光柵的周期為：723～745納米，脊寬為：460～494納米，傾斜角：15～16.4度，光柵總深度為：1400～1440納米。

進一步地，所述的傾斜光柵適用于顯示技術中，是正入射下-1級高衍射效率的傾斜光柵。

本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：

本發明提出的傾斜光柵的周期為：742.5納米，光柵傾斜角為：16度，脊寬為：491.1納米，光柵總深度為：1427納米。TE偏振正入射下-1級衍射光在RGB波段的透射率分別為：紅光：86.6％，綠光：87.0％，藍光：85.2％；在TM偏振正入射下的-1級透射效率分別為：紅光：83.4％，綠光：92.5％，藍光：84.7％。同時，1級和0級衍射光的效率較低，使得出射光的能量主要集中在-1級上。本光柵結構簡單，容差較大，制作方便，能夠大規模制造，可適用于顯示器中成像顯示技術，具有重要的使用前景。

附圖說明

圖1是本發明用于RGB波段偏振無關的垂直入射的-1衍射級高效率的傾斜光柵的幾何結構圖，