[发明专利]提高光能耦入效率的光栅波导显示装置及近眼显示设备

权利要求书

1.一种提高光能耦入效率的光栅波导显示装置，其特征在于，包括：

波导基片(100)、透射型共振波导光栅(110)和1/4波片(120)；其中，

所述透射型共振波导光栅(110)作为入射光栅，设置在所述波导基片(100)表面；

所述1/4波片(120)镶嵌在所述波导基片(100)内，该1/4波片(120)的上下表面分别平行于所述波导基片(100)的上下平面；

所述1/4波片(120)的光轴方向平行于该1/4波片的上下表面以及所述波导基片(100)的上下平面并与入射偏振光的电场方向成45°角。

所述1/4波片(120)处于所述透射型共振波导光栅(110)的正下方，该1/4波片(120)在垂直方向的投影范围处于所述透射型共振波导光栅(110)在垂直方向的投影范围内。

2.根据权利要求1所述的提高光能耦入效率的光栅波导显示装置，其特征在于，所述波导基片(100)由从下至上依次叠放设置的波导基底(20)、高折射率层(22)、低折射率层(24)和光栅层(26)组成；

其中，所述光栅层(26)的光栅周期、高度和占空比和所述高折射率层(22)的厚度以及所述低折射率层(24)的厚度的取值，满足使所述共振波导光栅对一定波长和入射角度的光产生共振模式；所述高折射率层(22)和低折射率层(24)的厚度满足相位匹配。

3.根据权利要求2所述的提高光能耦入效率的光栅波导显示装置，其特征在于，所述光栅层(26)的光栅周期为低于入射光在真空中的波长发亚波长、高度为40～200nm和占空比为30％～70％；

所述高折射率层(22)的折射率为2.0～4.0，厚度为30～300纳米；

所述低折射率层(24)的折射率为1.0～1.5，厚度为30～200纳米。

4.根据权利要求3所述的提高光能耦入效率的光栅波导显示装置，其特征在于，所述光栅层(26)的光栅周期为300～600nm。

5.根据权利要求1至4任一项所述的提高光能耦入效率的光栅波导显示装置，其特征在于，所述1/4波片(120)的厚度满足入射光经过所述1/4波片(120)后o光与e光之间产生π/2的位相差；

即(n_o-n_e)×d÷cosθ＝±λ/4；其中，n_o、n_e分别为o光与e光的折射率；d为1/4波片的厚度；θ为光线与1/4波片表面法线之间的夹角；λ为入射到1/4波片表面的光波长。

6.根据权利要求1至4任一项所述的提高光能耦入效率的光栅波导显示装置，其特征在于，所述1/4波片(120)在垂直方向的投影范围与所述透射型共振波导光栅(110)在垂直方向的投影范围重合。

7.一种近眼显示设备，包括光栅波导显示装置，其特征在于，所述光栅波导显示装置采用权利要求1至6任一项所述的提高光能耦入效率的光栅波导显示装置。