申请/专利权人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

申请日：2022-11-09

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN115657314B

主分类号：G02B27/01

分类号：G02B27/01;G02B6/124;G02B27/09;G02B27/42

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2023.02.17#实质审查的生效;2023.01.31#公开

摘要：本发明提供一种基于光场波前相位调制的AR衍射光波导装置，包括：光源、耦合出射光栅、第一衍射光学元件、第二衍射光学元件和波导；光源发出具有初始波前的入射光束对第一衍射光学元件进行照射，经过调制后形成平面波前并垂直入射至第二衍射光学元件，入射光束经过第二衍射光学元件进行波前相位调制后沿衍射角度θ进行反射进入波导的内部，并继续保持平面波前相位继续在波导中利用全反射进行传播；入射光束经过不同位置处的耦合出射光栅进行耦合形成不同级次的出射光束进行出射进入人眼，完成成像过程。本发明解决了原有的不同级次的光由于光斑尺寸的增大导致的经历了不同级次出射光之间的串扰问题。

主权项：1.一种基于光场波前相位调制的AR衍射光波导装置，其特征在于，包括：光源、耦合出射光栅、第一衍射光学元件、第二衍射光学元件和波导；所述光源发出具有初始波前的入射光束对位于所述波导上表面的第一衍射光学元件进行照射，所述入射光束经过所述第一衍射光学元件进行调制后形成平面波前，并垂直入射至位于所述波导下表面的第二衍射光学元件，所述具有平面波前入射光束经过所述第二衍射光学元件进行波前相位调制后以高衍射效率沿衍射角度进行反射进入所述波导的内部，并继续保持平面波前相位继续在所述波导中利用全反射进行传播；在所述波导下表面的不同位置分别设置有所述耦合出射光栅，所述入射光束经过所述不同位置处的耦合出射光栅进行耦合形成不同级次的出射光束进行出射进入人眼，完成成像过程；其特征在于，所述波导的上下表面互相平行；所述入射光束其中一部分光束经所述耦合出射光栅进行耦合形成第一级次出射光束进行出射；另一部分光束被所述耦合出射光栅反射并且在下一次传播中入射至下一位位置处的所述耦合出射光栅进行耦合形成第二级次出射光束进行出射，另一部分光束被所述耦合出射光栅反射继续在所述波导中利用全反射进行传播；所述第一衍射光学元件的设计过程为：通过局部线性光栅近似方法建立在某一位置处，入射波前，局部线性近似光栅周期与出射波前之间的关系；根据出射光束波前方向可以确定：；则可以建立各个位置上，局部线性近似光栅周期与对应位置的入射波前波矢之间的关系式为： 其中，为波矢与光栅法线夹角；求解出局部线性近似光栅周期之后，进而得到带刻线密度函数；进而求解出所述第一衍射光学元件的初步结构；再对所述第一衍射光学元件的初步结构槽型进行优化设计，提升各个位置的衍射效率结果，最终得到优化后的第一衍射光学元件的结构参数。

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权利要求：

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