[發(fā)明專利]具有兩種超表面光柵的光波導(dǎo)和頭戴式設(shè)備有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210135369.8 | 申請日： | 2022-02-15 |
| 公開（公告）號： | CN114200571B | 公開（公告）日： | 2022-07-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王萌光;李勇;吳斐 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京亮亮視野科技有限公司 |
| 主分類號： | G02B6/00 | 分類號： | G02B6/00;G02B6/124;G02B27/01 |
| 代理公司： | 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002 | 代理人： | 孟省 |
| 地址： | 100176 北京市大興區(qū)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 具有 兩種超 表面 光柵 波導(dǎo) 頭戴式 設(shè)備 | ||
1.一種具有兩種超表面光柵的光波導(dǎo)，其特征在于，包括：光波導(dǎo)片、第一超表面光柵和二個第二超表面光柵；所述第一超表面光柵設(shè)置于所述光波導(dǎo)片靠近光機(jī)一側(cè)的表面上的中間區(qū)域，二個所述第二超表面光柵分別設(shè)置于所述光波導(dǎo)片靠近人眼一側(cè)的表面上的左右兩側(cè)區(qū)域；
所述第一超表面光柵與所述第二超表面光柵具有不同的結(jié)構(gòu)，所述第一超表面光柵包括：第一條狀單元、第二條狀單元和第三條狀單元，所述第一條狀單元、所述第二條狀單元和所述第三條狀單元具有相同的高度和寬度，并且條狀單元的寬度小于條狀單元的高度；所述第一條狀單元與所述第二條狀單元、所述第二條狀單元與所述第三條狀單元分別相距第一距離，平行地設(shè)置于所述光波導(dǎo)片的表面上，組成所述第一超表面光柵的基本單元，所述基本單元以第二距離周期性地設(shè)置于所述光波導(dǎo)片的表面上；
在所述條狀單元的高度大于或者等于所述光機(jī)發(fā)出的光束最小波長的三分之一的情況下，所述光機(jī)發(fā)出的光束入射到所述第一超表面光柵，經(jīng)過所述基本單元發(fā)生第一次偏轉(zhuǎn)，并累計產(chǎn)生所述條狀單元的高度成正比的相位差，進(jìn)入所述光波導(dǎo)片向兩側(cè)發(fā)生第二次偏轉(zhuǎn)，向兩側(cè)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的光束分別在所述光波導(dǎo)片中發(fā)生全反射，并分別從二個所述第二超表面光柵出射在人眼成像，其中，所述第二超表面光柵只對光束進(jìn)行單向偏轉(zhuǎn)，光束在所述基本單元中三個條狀單元之間的耦合可以忽略；
所述相位差根據(jù)常數(shù)、所述光束的波長、所述條狀單元的高度以及所述基本單元中條狀單元之間的有效折射率確定，相位差為：
其中，為光束的波長為第一條狀單元、第二條狀單元與第三條狀單元之間的有效折射率，為條狀單元的高度；
兩次偏轉(zhuǎn)累計產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角度的正弦值根據(jù)所述光束的波長、所述光波導(dǎo)片的折射率以及所述第一超表面光柵的第二距離確定，兩次偏轉(zhuǎn)累計產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角度的正弦值為：
其中，為光波導(dǎo)片的折射率，為第一超表面光柵中基本單元的周期，即第二距離；
所述第一超表面光柵的第一距離根據(jù)常數(shù)、所述相位差、所述光束的波長以及所述偏轉(zhuǎn)角度的正弦值確定，所述第一 超表面光柵中的第一距離
。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩種超表面光柵的光波導(dǎo)，其特征在于，所述第一超表面光柵與所述第二超表面光柵設(shè)置于所述光波導(dǎo)片同一側(cè)的表面上；或者，
所述第一超表面光柵與所述第二超表面光柵設(shè)置于所述光波導(dǎo)片相對兩側(cè)的表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有兩種超表面光柵的光波導(dǎo)，其特征在于，所述第二超表面光柵包括：第四條狀單元和第五條狀單元，所述第四條狀單元與所述第五條狀單元具有相同的高度，所述第四條狀單元的寬度小于所述第五條狀單元的寬度，并且小于條狀單元的高度；所述第四條狀單元與所述第五條狀單元相距第三距離，平行地設(shè)置于所述光波導(dǎo)片的表面上，組成所述第二超表面光柵的基本單元，所述基本單元以第四距離周期性地設(shè)置于所述光波導(dǎo)片的表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有兩種超表面光柵的光波導(dǎo)，其特征在于，所述第一條狀單元、所述第二條狀單元和所述第三條狀單元采用相同的材料，所述材料包括氧化硅、氮化硅、氮化鎵和二氧化鈦中的一種；和/或，
所述第四條狀單元和所述第五條狀單元采用相同的材料，所述材料包括氧化硅、氮化硅、氮化鎵和二氧化鈦中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有兩種超表面光柵的光波導(dǎo)，其特征在于，所述光波導(dǎo)片的材料為熔融石英。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有兩種超表面光柵的光波導(dǎo)，其特征在于，所述第一超表面光柵與所述第二超表面光柵是以所述光波導(dǎo)片為基底，采用半導(dǎo)體制造工藝制作。
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