[发明专利]用于在二维上扩展出射光瞳的设备

权利要求书

1.一种用于扩展光束的设备，其包括：

-基本上是平面的波导基片；

-输入光栅，所述输入光栅将输入波束耦合到所述基片中以形成向内耦合的光束；

-交叉光栅，所述交叉光栅通过衍射所述向内耦合的光束的光来提供子波束；以及

-输出光栅，所述输出光栅将所述子波束的光耦合到所述基片之外以便提供输出波束，

其中，所述向内耦合的光束的光适于与所述交叉光栅交互两次或更多次，在第一位置处的交互提供了第一子波束和第二子波束，所述第一子波束和所述第二子波束在不同的方向上传播，所述第二子波束与所述交叉光栅在第二位置处的交互提供了在与所述第一子波束相同的方向上传播的第三子波束，所述输出波束适于具有与所述输入波束基本上相同的方向，所述输入光栅包括具有光栅周期d₀的基本上线性的衍射特征，所述交叉光栅包括沿基本上平行的线的第一集合的线所布置的进一步的衍射特征，所述进一步的衍射特征还被沿基本上平行的线的第二集合的线布置，所述第一集合的线垂直于所述第二集合的线，所述第一集合具有第一光栅周期d₁，所述第二集合具有第二光栅周期d₂，所述第一集合的线相对于所述输入光栅的基本上线性的特征具有角度ρ，所述角度ρ在30至60度的范围中，常数A₀在1.8至2.2的范围中，所述第一光栅周期d₁满足条件d₀＝A₀ d₁ sinρ，并且所述第二光栅周期d₂满足条件d₀＝A₀ d₂cosρ。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述常数A₀等于2。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述第一光栅周期d₁、所述第二光栅周期d₂和所述光栅周期d₀已被选择成基本上防止将光向外耦合通过所述交叉光栅。

4.根据前述权利要求1或2所述的设备，其中所述输入光栅的光栅周期d₀在λ/2至λ的范围中，其中λ是光的预定波长。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述输入光栅的光栅周期d₀基本上等于λ/(1+α_MAX)，其中α_MAX是对于角度θ_IN和的预定范围来说的最大绝对值，所述角度θ_IN是在所述输入光栅的表面法线与所述输入波束的方向之间的角度，并且所述角度是所述光束在基片表面上的投影与基准方向之间的角度，所述基准方向垂直于所述输入光栅的所述线性的衍射特征和所述表面法线。

6.根据前述权利要求1或2所述的设备，其中所述交叉光栅是表面浮雕光栅。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述交叉光栅是倾斜的表面浮雕光栅。

8.根据前述权利要求1或2所述的设备，其包括两个输出光栅。