[實用新型]二維光柵結構

有效

• 申請號: 202223533283.5
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN218824776U
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 孟祥峰;董文浩;冒新宇
• 申請（專利權）人: 北京至格科技有限公司
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 葉明川

本實用新型提供一種二維光柵結構，該二維光柵結構包括：多個周期性排列的基本單元，基本單元包括最高單元、最低單元和位于不同平面的中間單元；最高單元的頂面為二維光柵的頂面，最低單元為二維光柵的光柵槽的底面，中間單元的頂面高度位于二維光柵的頂面與二維光柵的光柵槽的底面之間。本實用新型可以自由調節二維光柵的均勻性和衍射效率，改變二維光柵的光能利用率。

技術領域

本實用新型涉及光柵制造領域，具體地，涉及一種二維光柵結構。

背景技術

增強現實技術(Augmented?Reality，AR)是將虛擬信息與現實世界融合在一起的科學技術。隨著近來元宇宙概念的爆火，增強現實眼鏡有望作為新一代信息平臺取代智能手機，掀起下一代科技革命。目前由于應用場景與軟件生態的限制，增強現實眼鏡主要應用于安防和工業領域，其借助無與倫比的顯示便捷性，解放了使用者的雙手，并配合其他傳感器可提供給用戶全新的交互體驗，顯著提升團隊協作效率。

作為新一代顯示平臺，增強現實眼鏡經過了多次技術迭代，目前被普遍接受的主要有棱鏡方案、birdbath方案、自由曲面方案和波導方案。前三者體積較大，限制了其在智能穿戴方面，即增強現實眼鏡方面的應用，而波導是目前最佳的增強現實眼鏡方案。

波導方案又分為幾何波導方案、浮雕光柵波導方案和體全息波導方案。幾何波導方案是使用陣列的鍍膜半透半反射鏡來達到虛擬信息的顯示，但是該方案的視場和眼動范圍受限，而且陣列鏡片會給畫面帶來條紋效果，所以幾何波導方案無法給人眼呈現最佳的顯示效果。體全息波導方案目前在大規模量產上受到了限制。浮雕光柵波導方案由于納米壓印的便利性是目前研究最多的技術方案，具有大視場和大眼動范圍的優勢。浮雕光柵波導目前的方案路徑主要有基于一維光柵的波導方案和基于二維光柵的波導方案。

其中，一維光柵波導分為耦入區域、擴展區域和耦出區域，擴展區域需要占用較大面積，從而限制了視場和眼動范圍。二維光柵波導分為耦入區域和耦出區域，耦出區域使用二維光柵結構兼顧了擴展和耦出的功能，因此在同樣大小的波導片上，二維光柵結構可以提供更大的視場角與眼動范圍內。

現有的二維光柵往往只是單一的基本結構，可調節參數較少，對不同衍射級次之間能量分布的調節自由度低。

實用新型內容

本實用新型實施例的主要目的在于提供一種二維光柵結構，以自由調節二維光柵的均勻性和衍射效率，改變二維光柵的光能利用率。

為了實現上述目的，本實用新型實施例提供一種二維光柵結構，包括：

多個周期性排列的基本單元，基本單元包括最高單元、最低單元和位于不同平面的中間單元；

最高單元的頂面為二維光柵的頂面，最低單元為二維光柵的光柵槽的底面，中間單元的頂面高度位于二維光柵的頂面與二維光柵的光柵槽的底面之間。

在其中一種實施例中，二維光柵結構還包括基板；基本單元為與基板成預設角度傾斜的柱狀體或柱狀凹陷。

在其中一種實施例中，當基本單元為與基板成預設角度傾斜的柱狀體時，二維光柵結構位于基板上，最低單元與基板接觸。

在其中一種實施例中，當基本單元為與基板成預設角度傾斜的柱狀凹陷時，二維光柵結構位于基板下，最高單元的頂面與基板接觸。

在其中一種實施例中，基本單元的周期等于二維光柵的周期。

在其中一種實施例中，最高單元為柱狀體，最低單元為柱狀凹陷，中間單元為柱狀體或柱狀凹陷。

在其中一種實施例中，中間單元為自最低單元表面凸起的柱狀體。

在其中一種實施例中，中間單元為自最高單元表面向下凹陷的柱狀凹陷。

在其中一種實施例中，最高單元為自中間單元表面凸起的柱狀體。