[发明专利]光波导及其制作参数确定方法、转折光栅及其制作方法

说明书

本发明提供一种光波导及其制作参数确定方法、制作方法、转折光栅及其制作方法、系统和显示设备，确定方法包括获取光束沿第一方向全反射传播的第一反射角、光束沿第二方向全反射传播的第二反射角；根据第一反射角和第二反射角，得到第一折射角与第一夹角、第二夹角之间的第一关系式，以及第二折射角与第一夹角、第二夹角之间的第二关系式；在第一折射角和/或第二折射角小于全反射临界角时，根据第一关系式和第二关系式确定制作参数。后续按照该制作参数制作转折光栅时，可让至少一束光束以非全反射条件入射至感光材料，能减少甚至无需耦合棱镜参与曝光，减少采用耦合棱镜曝光产生的问题，降低制系统的复杂程度、难度和成本。

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种光波导及其制作参数确定方法、转折光栅及其制作方法。

背景技术

反射式体全息光波导能够实现更好的波长选择性和更大的视场角，是体全息光波导中选择反射式体全息光栅作为耦入光栅、转折光栅和耦出光栅的主要原因。

在包含耦入光栅、转折光栅和耦出光栅的二维扩瞳体全息光波导实现方法中，由于物光和参考光需从全息感光材料的两侧入射曝光且均为非共面的全反射光，从而需要两个棱镜夹持全息感光材料，并在全息感光材料与棱镜之间涂覆折射率匹配液避免接触面存在空气间隙，进行双光束干涉曝光制作得到反射式转折体全息光栅，然而，采用该方法制作转折光栅时，容易受到折射率匹配液涂抹均匀性的影响，匹配液涂抹不均匀会存在局部气泡，而空气中灰尘会散落在这些局部气泡中，从而导致局部光栅损坏等问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种光波导及其制作参数确定方法、制作方法、转折光栅及其制作方法、系统和显示设备，通过该制作参数确定方法确定的制作参数，在制作转折光栅时，可以减少参与曝光的耦合棱镜数量、甚至无需利用耦合棱镜参与曝光，避免了传统使用耦合棱镜进行双光束曝光时的缺陷，提高转折光栅的制作质量同时降低转折光栅的制作难度、提高后续光波导的显示质量。

第一方面，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种光波导的制作参数的确定方法，所述光波导包括转折光栅和波导基底，其特征在于，所述转折光栅倾斜设于所述波导基底内，所述转折光栅用于接收沿第一方向全反射传播的目标光束并使所述目标光束的全反射传播方向变为第二方向，所述转折光栅为反射式体全息光栅，采用曝光光束对感光材料进行干涉曝光制得所述转折光栅，所述曝光光束包括能发生干涉的第一光束和第二光束；所述制作参数包括所述转折光栅的法线与所述波导基底的主表面之间的第一夹角、所述转折光栅的法线在所述主表面上的投影与所述第一方向之间的第二夹角、所述第一光束传播至所述感光材料的第一折射角、所述第二光束传播至所述感光材料的第二折射角；所述确定方法包括：获取所述目标光束沿所述第一方向全反射传播的第一反射角、所述目标光束沿所述第二方向全反射传播的第二反射角；根据所述第一反射角和所述第二反射角，得到所述第一折射角与所述第一夹角、所述第二夹角之间的第一关系式，以及所述第二折射角与所述第一夹角、所述第二夹角之间的第二关系式；在所述第一折射角和/或所述第二折射角小于全反射临界角时，根据所述第一关系式和所述第二关系式，确定所述制作参数。

在一些实施例中，所述根据所述第一反射角和所述第二反射角，得到所述第一折射角与所述第一夹角、所述第二夹角之间的第一关系式，以及所述第二折射角与所述第一夹角、所述第二夹角之间的第二关系式，包括：采用所述第一反射角建立所述第一折射角与所述第一夹角、所述第二夹角之间的第一关系式；采用所述第二反射角立所述第二折射角与所述第一夹角、所述第二夹角之间的第二关系式。

在一些实施例中，所述主表面包括相互平行的第一表面和第二表面，所述目标光束经所述第一表面反射后入射至所述转折光栅，并被所述转折光栅衍射后朝向所述第一表面，所述第一方向与所述第二方向正交；所述第一关系式为：

cosθ₁＝osθ_xtsinβ-sinθ_xtcosβcosγ；

所述第二关系式为：