[發(fā)明專利]一種用于批量制備全息衍射波導(dǎo)的曝光區(qū)域計(jì)算方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210543887.3
• 申請(qǐng)日: 2022-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN114815024B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇鑫;沈忠文;盧超月;高永麗;田闖;王鵬;楊燕;李鎮(zhèn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B5/18
• 分類號(hào): G02B5/18;G02B27/00
• 代理公司: 南京合礪專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 32518
• 代理人: 劉淵

1.一種用于制備全息衍射波導(dǎo)的曝光區(qū)域計(jì)算方法，該方法通過(guò)全息波導(dǎo)成像原理來(lái)計(jì)算入耦合光柵和出耦合光柵的形狀、面積以及相對(duì)位置關(guān)系，得到所需曝光的光斑，其特征在于：該方法包括如下步驟：

(1)確定曝光參數(shù)，包括光柵衍射效率、光柵組數(shù)、光束強(qiáng)度、全息干板尺寸、全息波導(dǎo)成像視場(chǎng)角、微像源光機(jī)出瞳、全息波導(dǎo)出瞳尺寸、出瞳距離、平板波導(dǎo)的折射率；

(2)根據(jù)曝光參數(shù)，計(jì)算出耦合光柵尺寸、入耦合光柵尺寸和波導(dǎo)片尺寸，計(jì)算過(guò)程如下：

(21)全息波導(dǎo)成像視場(chǎng)角FOV、微像源光機(jī)出瞳為P_in、入耦合光柵尺寸為i_x×i_y、平板波導(dǎo)厚度為d、光線傳播角度為θ，光柵傾角為ξ、平板波導(dǎo)的折射率為λ，x方向邊緣xFOV光線在波導(dǎo)中的最小傳播角度θ_min計(jì)算公式如下：

(22)記出耦合光柵尺寸為O_x×O_y、出瞳為P_out、出耦合光柵與入耦合光柵間距為P，入耦合光柵寬度i_y，豎直方向上的出瞳yP_out、出耦合光柵與入耦合光柵間距P滿足以下公式：

yFOV表示豎直方向的成像視場(chǎng)角；

出耦合光柵尺寸O_x，O_y滿足以下公式：

式中，ER表示人眼距離出耦合光柵的距離，xP_out表示水平方向的出瞳；

(23)干板尺寸為W_x×W_y，單塊波導(dǎo)片尺寸為L(zhǎng)_x×L_y，光柵組數(shù)為n，則干板尺寸W_x×W_y滿足以下公式：

單塊波導(dǎo)片的長(zhǎng)度需大于出耦合光柵長(zhǎng)度、入耦合光柵長(zhǎng)度、出耦合光柵與入耦合光柵間隔之和，且寬度大于出耦合光柵和入耦合光柵中最大寬度，單塊波導(dǎo)片尺寸L_x×L_y滿足以下公式：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備全息衍射波導(dǎo)的曝光區(qū)域計(jì)算方法，其特征在于：入耦合光柵長(zhǎng)度i_x滿足以下公式：

2d?tanθ_max≤P_in≤i_x

式中，微像源光機(jī)出瞳為P_in、入耦合光柵尺寸為i_x×i_y、平板波導(dǎo)厚度為d、光線在波導(dǎo)中最大傳播角度為θ_max。

3.基于權(quán)利要求1所述的制備全息衍射波導(dǎo)的曝光計(jì)算方法的一種批量制備全息衍射波導(dǎo)的曝光應(yīng)用方法，其特征在于：所述方法包括如下過(guò)程：

(s1)設(shè)置批量制備全息衍射波導(dǎo)的曝光裝置的曝光參數(shù)，根據(jù)記錄光與全息干板的夾角和計(jì)算曝光光束的截面面積，調(diào)整設(shè)定曝光時(shí)長(zhǎng)、物光與全息干板夾角及參考光與全息干板夾角、曝光光束截面面積和待曝光光柵的大小及位置；

(s2)控制單元根據(jù)兩記錄光與全息干板夾角、曝光光束面積計(jì)算得到全息干板上干涉區(qū)域面積，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)；

(s3)控制器根據(jù)控制信號(hào)控制全息干板的位移和位移間隔時(shí)間，全息干板曝光結(jié)束總時(shí)長(zhǎng)以及總位移由路徑規(guī)劃決定。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的批量制備全息衍射波導(dǎo)的曝光應(yīng)用方法，其特征在于：步驟(s3)中，對(duì)于相鄰兩塊的波導(dǎo)片尺寸分別定義為L(zhǎng)1_x×L1_y，L2_x×L2_y，單次電機(jī)的位移為h，水平位移為h_x，垂直位移為h_y，則三者滿足以下公式：