[发明专利]超表面微纳结构单片全色彩波导镜片及AR显示装置

权利要求书

1.一种超表面微纳结构单片全色彩波导镜片，其特征在于，包括波导衬底、耦入光栅和耦出光栅；在一个光栅周期内，所述耦入光栅和耦出光栅结构相同，均为一维多条矩形微纳结构超表面光栅，均位于所述波导衬底表面，且分布在所述波导衬底的两端；

所述一维多条矩形微纳结构超表面光栅的折射率大于等于所述波导衬底折射率；

所述一维多条矩形微纳结构超表面光栅，在每个光栅周期内，所述矩形微纳结构的个数大于等于2；

RGB三色光信号进入耦入光栅，在高折射率矩形微纳结构中发生共振，对入射光的波前进行调制；通过调节光栅周期、每个周期内矩形微纳结构的条数、线宽、高度和相邻矩形微纳结构的间距，可以使耦入光栅对红绿蓝三色光的波前产生不同的调制作用，从而在大入射角范围内对红绿蓝三色光均具有高的1级透射衍射效率且效率均衡，随入射角的变化平稳；此外，由于每个光栅周期内，矩形微纳结构的线宽和间距不对称，在所需方向上的1级透射衍射光得以增强，而相反方向上的1级透射衍射光被抑制；该1级透射衍射光以大于波导衬底全反射角的角度进入波导衬底中，以全反射的形式向前传输，遇过耦出光栅时输出，进入人眼。

2.根据权利要求1所述的一种超表面微纳结构单片全色彩波导镜片，其特征在于，所述波导衬底的折射率为1.4~2.2。

3.根据权利要求1所述的一种超表面微纳结构单片全色彩波导镜片，其特征在于，所述一维多条矩形微纳结构超表面光栅，在每个光栅周期内均有多条矩形微纳结构，且每条所述矩形微纳结构的高度相同，但线宽和相邻所述矩形微纳结构的间距相同或者不同。

4.根据权利要求1所述的一种超表面微纳结构单片全色彩波导镜片，其特征在于，所述一维多条矩形微纳结构超表面光栅，在每个光栅周期内的多条矩形微纳结构的线宽和相邻所述矩形微纳结构的间距均小于入射光波长。

5.根据权利要求1所述的一种超表面微纳结构单片全色彩波导镜片，其特征在于，所述一维多条矩形微纳结构超表面光栅的入射角为-25°~25°。

6.根据权利要求1所述的一种超表面微纳结构单片全色彩波导镜片，其特征在于，进一步设有中间传递光栅，中间传递光栅为一维多条矩形微纳结构超表面光栅，和耦出光栅位于波导衬底的同一端，且在垂直方向上，中间传递光栅位于耦出光栅之上。

7.一种采用权利要求1所述的超表面微纳结构单片全色彩波导镜片的AR显示装置。

8.根据权利要求7所述的AR显示装置，其特征在于，所述超表面微纳结构单片全色彩波导镜片数量为1，用以红绿蓝三色光的耦入、传输与耦出。