[发明专利]二维超表面光栅、二维衍射光波导和近眼显示设备

权利要求书

1.一种二维超表面光栅，其特征在于，包括若干形状相同，尺寸不同的第一基元和第二基元；其中，所述第一基元和所述第二基元的数量相等；所述第一基元和所述第二基元间隔设置，所述第一基元和所述第二基元由直边连接构成；

所述第一基元为交叉形结构，所述第一基元与其他的第一基元等间隔阵列设置；所述第二基元为交叉形结构，所述第二基元与其他的第二基元等间隔阵列设置；

所述第一基元由两组直边集合相交构建，所述第一基元包括十二条直边；在所述第一基元中，第一直边、第三直边、第五直边、第七直边、第九直边和第十一直边属于同一直边集合，所述第一直边、所述第三直边、所述第五直边、所述第七直边、所述第九直边和所述第十一直边相互平行；第二直边、第四直边、第六直边、第八直边、第十直边和第十二直边属于另一直边集合，所述第二直边、所述第四直边、所述第六直边、所述第八直边、所述第十直边和所述第十二直边平行；

所述第二基元由两组直边集合相交构建，所述第二基元包括十二条直边；在所述第二基元中，第一直边、第三直边、第五直边、第七直边、第九直边和第十一直边属于同一直边集合，所述第一直边、所述第三直边、所述第五直边、所述第七直边、所述第九直边和所述第十一直边平行；第二直边、第四直边、第六直边、第八直边、第十直边和第十二直边属于另一直边集合，所述第二直边、所述第四直边、所述第六直边、所述第八直边、所述第十直边和所述第十二直边平行；

其中，所述第一基元的第一直边和所述第二基元的第一直边平行。

2.根据权利要求1所述的二维超表面光栅，其特征在于，

在所述第一基元中，所述第一直边、所述第四直边、所述第七直边和所述第十直边的长度相等；所述第二直边、所述第三直边、所述第五直边、所述第六直边、所述第八直边、所述第九直边、所述第十一直边和所述第十二直边的长度相等；

在所述第二基元中，所述第一直边、所述第四直边、所述第七直边和所述第十直边的长度相等；所述第二直边、所述第三直边、所述第五直边、所述第六直边、所述第八直边、所述第九直边、所述第十一直边和所述第十二直边的长度相等；

其中，所述第一基元的第一直边的长度大于所述第二基元的第一直边的长度；所述第一基元的第二直边的长度大于所述第二基元的第二直边的长度。

3.根据权利要求1所述的二维超表面光栅，其特征在于，

在所述第一基元中，所述第十一直边和所述第十二直边之间的夹角以及所述第五直边和所述第六直边之间的夹角为60°；所述第二直边和所述第三直边之间的夹角以及所述第八直边和所述第九直边之间的夹角为120°。

4.根据权利要求1所述的二维超表面光栅，其特征在于，

所述二维超表面光栅的可见光折射率大于或等于1.5。

5.根据权利要求1所述的二维超表面光栅，其特征在于，

所述二维超表面光栅的材料为氧化硅，氮化硅或者氮化镓中的任意一种。

6.一种二维衍射光波导，其特征在于，包括：波导基底以及设置于所述波导基底表面的一维耦入光栅和如权利要求1-5任一项所述的二维超表面光栅；

其中，所述一维耦入光栅用于将携带有图像信息的入射光线耦入到二维衍射光波导中；所述二维超表面光栅用于将来自所述一维耦入光栅并在所述二维衍射光波导内以全反射方式传导的衍射光沿两个方向衍射扩展，以耦出到人眼成像。

7.根据权利要求6所述的二维衍射光波导，其特征在于，

耦入所述二维衍射光波导的入射光线的入射角度为40°~70°。

8.一种近眼显示设备，其特征在于，包括如权利要求6~7任一项所述的二维衍射光波导。