[发明专利]具有双周期性光栅的衍射元件

权利要求书

1.一种衍射元件，包括：

波导(10, 30, 40, 50)，

被布置在所述波导(10, 30, 40, 50)的表面上或内部的衍射向外耦合区域(16, 36,46, 56)，所述向外耦合区域(16, 36, 46, 56)包括相对于彼此被侧向地布置且被适配成将在所述波导(10, 30, 40, 50)中传播的光耦合出所述波导(10, 30, 40, 50)的多个子区域(36A, 46A, 56A)，其特征在于：

所述子区域(36A, 46A, 56A)各自包括具有在第一方向上的第一周期和在与所述第一方向不同的第二方向上的第二周期的双周期性光栅图案，其中存在具有不同光栅图案的至少两个子区域(36A, 46A, 56A)，所述至少两个子区域的光栅图案是不同的，在于它们由限定所述第一和所述第二周期的被不同地成形的周期性地布置的基本特征形成，并且其中所述基本特征具有不同的侧向形状、高度轮廓或者侧向形状和高度轮廓两者。

2.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述子区域(36A, 46A, 56A)的每一者的光栅图案具有相同的第一周期、相同的第二周期，以及在所述第一和第二周期之间的相同角度。

3.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述至少两个子区域(36A, 46A, 56A)的光栅图案被适配成扩展所述元件的出射光瞳并且同时使在所述波导中传播的光向外耦合。

4.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，在每个子区域(36A, 46A, 56A)内，所述光栅图案是侧向地恒定的。

5.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述子区域被以规则栅格布置，以使得它们覆盖所述波导的毗连区域，或者所述子区域被以不规则的形式布置，以使得它们覆盖所述波导的毗连区域。

6.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，包括在所述波导(10, 30, 40, 50)的两个相对的表面上的所述衍射向外耦合区域。

7.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述子区域(36A, 46A, 56A)的每一者的所述双周期性光栅图案不同于任何其他子区域(36A, 46A, 56A)的双周期性光栅图案。

8.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述子区域(36A, 46A, 56A)的所述光栅图案被选择以使得各自用相同的衍射级但以不同的衍射效率来衍射光。

9.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，包括被布置到所述波导的一个或多个衍射向内耦合区域(34)，所述一个或多个向内耦合区域(34)被适配成将导向其的光衍射地耦合到所述波导，以供经由全内反射传播到所述向外耦合区域(16, 36, 46, 56)。

10.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述子区域(36A, 46A, 56A)的形状和位置以及所述子区域(36A, 46A, 56A)的光栅图案被选择以使得与能使用单周期性光栅和相同波导材料达成的FOV相比，将单色光的向外耦合区域(16, 36, 46, 56)的FOV在至少一个方向上扩展至少50 %。

11.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述子区域(36A, 46A, 56A)的形状和位置以及所述子区域(36A, 46A, 56A)的光栅图案被选择以使得与能使用单周期性光栅和相同波导材料达成的FOV相比，将单色光的向外耦合区域(16, 36, 46, 56)的FOV在至少一个方向上扩展至少75 %。

12.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，子区域(36A, 46A, 56A)的数目是10个或更多个，并且每个子区域(36A, 46A, 56A)的大小在所述第一方向和所述第二方向上都为至少十个光栅周期。