[发明专利]体全息光栅制作装置、体全息光波导及其制作方法与应用

说明书

本发明实施例提供体全息光栅制作装置、体全息光波导及其制作方法与应用，该制作装置包括激光光源、分光单元、第一反射单元、第二反射单元、第一棱镜、体全息膜和至少一片渐变衰减片，或者，该制作装置包括激光光源、分光单元、第一反射单元、第二反射单元、第一棱镜、第二棱镜、体全息膜和至少一片渐变衰减片；上述制作装置简单且良品率高，同时通过对曝光后的体全息膜进行切割，可制得体全息光波导，这种方式可实现大规模的量产，提高生产效率，且制成的体全息光波导应用于近眼显示设备中，可实现大视场角和大眼动范围。

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，特别涉及体全息光栅制作装置、体全息光波导及其制作方法与应用。

背景技术

在光学显示装置中，增强现实技术作为一种将真实世界和虚拟世界叠加投射在用户眼前的科技，在军事、工业、教育、娱乐、交通运输等领域具有着重要的意义。

其中，由于阵列光波导和浮雕光栅波导制作工艺难度高、制作成本高，常常采用体全息光波导作为增强现实的关键显示器件。而在体全息光波导中，二维扩瞳体全息光波导是近年来的研究热点，二维扩瞳体全息光波导由耦入光栅、转折光栅、耦出光栅及波导基底组成。

对于二维扩瞳体全息光波导，通常由全息干板曝光制作得到。而由于涂覆型体全息干板材料的光学敏感特性，需要在暗室条件下、对耦入、转折和耦出三个部分的光栅结构进行一次性曝光，这就导致制作光路复杂；另外，制作光路复杂和实验的偶然性也导致良品率低、以及无法实现工业化大规模量产。

发明内容

本发明实施例提供体全息光栅制作装置、体全息光波导及其制作方法与应用，该制作装置简单且良品率高，同时通过对曝光后的体全息膜进行切割，贴覆于波导基底相应区域，可制得体全息光波导，这种方式可实现大规模的量产，提高生产效率，且制成的体全息光波导应用于近眼显示设备中，可实现大视场角和大眼动范围。

第一方面，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种体全息光栅的制作装置，所述制作装置包括：激光光源、分光单元、第一反射单元、第二反射单元、第一棱镜、体全息膜和至少一片渐变衰减片；所述分光单元的入光侧设于所述激光光源的出光侧，所述分光单元用于将所述激光光源的光线分成从所述分光单元的第一出光侧出射的第一光束、以及从所述分光单元的第二出光侧出射的第二光束；所述第一反射单元设于所述第一出光侧，所述体全息膜的第一侧设于所述第一反射单元的出光侧，所述第一反射单元用于将所述第一光束出射至所述体全息膜；所述第二反射单元设于所述第二出光侧，所述第一棱镜的第一侧设于所述第二反射单元的出光侧，所述体全息膜的第二侧设于所述第一棱镜的第二侧，所述第二反射单元用于将所述第二光束出射至所述第一棱镜的第一侧，所述第一棱镜用于通过所述第一棱镜的第一侧接收所述第二光束，并将所述第二光束通过所述第一棱镜的第二侧出射至所述体全息膜；所述渐变衰减片设于所述第一光束的光路中、用于对所述第一光束的透射率进行调制，和/或，设于所述第二光束的光路中、用于对所述第二光束的透射率进行调制；所述体全息膜用于被所述第一光束和所述第二光束干涉曝光，形成所述体全息光栅。

在一些实施例中，所述第一反射单元包括第一反射镜；所述第一反射镜设于所述第一出光侧，所述体全息膜的第一侧设于所述第一反射镜的反射方向上。

在一些实施例中，所述第二反射单元包括第二反射镜和第三反射镜；所述第二反射镜设于所述第二出光侧，所述第三反射镜设于所述第二反射镜的反射方向上，所述第一棱镜的第一侧设于所述第三反射镜的反射方向上。

在一些实施例中，所述第三反射镜设于滑轨旋转台上。

在一些实施例中，所述激光光源包括合束器和至少一个激光器；每一所述激光器分别设于所述合束器的每一输入端，所述分光单元的入光侧设于所述合束器的输出端。