【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及全息光柵制備，特別是涉及一種用于制作光波導的全息曝光方法、光波導和顯示裝置。
技術介紹
1、隨著增強現實(augmented?reality,簡稱ar)技術的推廣，光波導顯示系統的使用越來越多。在光波導顯示系統中，通過光機射出光線，光線從耦入光柵進入光波導，在折疊光柵處完成一維擴瞳轉向至耦出光柵耦出，從而實現ar顯示效果。在光波導結構中光柵的設置至關重要。現有的制作光波導的過程中需要進行曝光處理，通過兩個曝光光源發出兩束相干光，在光波導基底上進行干涉曝光。
2、但是，目前曝光處理時往往只考慮自耦入光柵的視場中心垂直入射，也即沿光波導基底的法線方向入射的光線，作為入射光進行光柵設計。而實際使用過程中，入射光也有傾斜射向光波導的光線，這些光線也會被耦入光柵耦入并傳輸至折疊光柵，但是這部分光線與中心光線的入射角度不一致，其在折疊光柵中不會按照設計的方向和衍射效率傳播，因此會逐漸在傳播過程中散失，造成光能的損失，使顯示圖像亮度降低。
3、因此，現有技術還有待于改進和發展。
技術實現思路
1、鑒于上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種用于制作光波導的全息曝光方法、光波導和顯示裝置，旨在解決現有的光波導在制作過程中只考慮垂直入射的光線，因此對傾斜入射的光線無法完成衍射傳播，造成光能損傷，影響顯示亮度的問題。
2、本專利技術的技術方案如下：
3、一種用于制作光波導的全息曝光方法，其中，所述光波導上沿光路依次設有耦入全息光柵、
4、依據所述光波導建立空間坐標系；
5、計算制備所述耦入全息光柵的兩束相干光的傳播常數，獲得第一數組；
6、選取一條垂直射向所述耦入全息光柵的光線和至少一條傾斜射向所述耦入全息光柵的光線作為入射光線，計算所述入射光線的傳播常數，獲得第二數組；
7、基于所述第一數組和所述第二數組計算入射數組；所述入射數組為所述折疊全息光柵上入射光線的傳播常數；
8、基于所述折疊全息光柵和所述耦出全息光柵的位置坐標計算所述折疊全息光柵上出射光線的傳播常數，獲得出射數組；
9、基于所述入射數組和所述出射數組對所述折疊全息光柵進行劃分，獲得n個曝光角度差異化的曝光分區，所述n為正整數。
10、所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其中，n個所述曝光分區沿著與所述折疊全息光柵的入光方向垂直的方向排列。
11、所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其中，所述依據所述光波導建立空間坐標系的步驟具體包括：
12、以所述光波導所在的平面為xy平面，以垂直于所述光波導射向所述耦入全息光柵的中心點的法線為z軸建立空間坐標系。
13、所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其中，所述傳播常數用于表達所述空間坐標系中的光線矢量；
14、所述傳播常數為(θ，)；其中，所述θ為光線與所述空間坐標系的z軸之間的夾角，范圍為0°-180°；所述為光線在所述空間坐標系的xy平面上投影的矢量沿順時針方向轉向x軸正方向的角度，范圍為-180°-180°。
15、所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其中，所述基于所述折疊全息光柵和所述耦出全息光柵的位置坐標計算所述折疊全息光柵上出射光線的傳播常數，獲得出射數組的步驟具體包括：
16、基于所述折疊全息光柵和所述耦出全息光柵的位置坐標，計算射入至所述折疊全息光柵的光線轉向至射入所述耦出全息光柵時對應的傳播常數，獲得出射數組。
17、所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其中，所述基于所述入射數組和所述出射數組對所述折疊全息光柵進行劃分，獲得n個曝光角度差異化的曝光分區，所述n為正整數的步驟之后，還包括：
18、沿所述折疊全息光柵的入光方向進行劃分，獲得m個衍射分區，所述m為正整數。
19、所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其中，所述耦入全息光柵射向所述折疊全息光柵的光斑的尺寸為1-35毫米；
20、沿所述折疊全息光柵的入光方向，每間隔0.5-1.5個所述光斑尺寸劃分一個所述衍射分區；
21、和/或，沿垂直于所述折疊全息光柵上入射光的方向，每間隔0.5-1.5個所述光斑尺寸劃分一個所述曝光分區。
22、所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其中，所述沿所述折疊全息光柵的入光方向進行劃分，獲得m個衍射分區，所述m為正整數的步驟具體包括：
23、沿所述折疊全息光柵的入光方向，設定最后一個所述衍射分區的衍射效率為所述折疊全息光柵的最大衍射效率；并且，除最后一個所述衍射分區之外，每個所述衍射分區的衍射效率滿足如下關系式：
24、
25、其中，n為衍射分區的序號，n為大于1的自然數；ηn-1為第n-1個分區的衍射效率；ηn為第n個分區的衍射效率。
26、本申請還公開了一種光波導，采用如上任一所述的用于制作光波導的全息曝光方法制成；其中，所述光波導包括沿光路依次設置的耦入全息光柵、折疊全息光柵和耦出全息光柵，所述折疊全息光柵上沿入光方向設有多個衍射分區，沿垂直于所述入光方向設有多個曝光分區。
27、本申請還公開了一種顯示裝置，其中，包括光機以及如上所述的光波導，所述光波導采用如上任一所述的用于制作光波導的全息曝光方法制成。
28、與現有技術相比，本專利技術實施例具有以下優點：
29、本申請公開的光波導的全息曝光方法基于光波導中光路的設計要求，充分考慮不同方向入射光的傳播，選取垂直射入耦入全息光柵和傾斜射入耦入全息光柵的光線作為入射光線；通過預先建立空間坐標系，計算得出入射到折疊光柵的光線的傳播常數，作為入射數組；再計算得出折疊全息光柵向耦出光柵射出時的光線的傳播常數，作為出射數組；根據入射數組和出射數組，就可以得出折疊全息光柵上各個位置的光線的曝光角度的要求，從而可以對折疊全息光柵進行準確分區，不同的曝光分區中設置不同的曝光角度，使射入折疊全息光柵的光線都能以最佳衍射效率和角度從折疊全息光柵中出射，進而能夠從耦出全息光柵中耦出，從而增加光波導結構最終出光的亮度，減少光能損失。
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1.一種用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，所述光波導上沿光路依次設有耦入全息光柵、折疊全息光柵和耦出全息光柵；所述曝光方法包括：
2.根據權利要求1所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，N個所述曝光分區沿著與所述折疊全息光柵的入光方向垂直的方向排列。
3.根據權利要求1所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，所述依據所述光波導建立空間坐標系的步驟具體包括：
4.根據權利要求3所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，所述傳播常數用于表達所述空間坐標系中的光線矢量；
5.根據權利要求1所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，所述基于所述折疊全息光柵和所述耦出全息光柵的位置坐標計算所述折疊全息光柵上出射光線的傳播常數，獲得出射數組的步驟具體包括：
6.根據權利要求1所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，所述基于所述入射數組和所述出射數組對所述折疊全息光柵進行劃分，獲得N個曝光角度差異化的曝光分區，所述N為正整數的步驟之后，還包括：
7.根據權利要求6所述的用于制作
8.根據權利要求6所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，所述沿所述折疊全息光柵的入光方向進行劃分，獲得M個衍射分區，所述M為正整數的步驟具體包括：
9.一種光波導，采用如權利要求1至8任意一項所述的用于制作光波導的全息曝光方法制成；其特征在于，所述光波導包括沿光路依次設置的耦入全息光柵、折疊全息光柵和耦出全息光柵，所述折疊全息光柵上沿入光方向設有多個衍射分區，沿垂直于所述入光方向設有多個曝光分區。
10.一種顯示裝置，其特征在于，包括光機以及如權利要求9所述的光波導，所述光波導采用如權利要求1至8任意一項所述的用于制作光波導的全息曝光方法制成。
...【技術特征摘要】
1.一種用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，所述光波導上沿光路依次設有耦入全息光柵、折疊全息光柵和耦出全息光柵；所述曝光方法包括：
2.根據權利要求1所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，n個所述曝光分區沿著與所述折疊全息光柵的入光方向垂直的方向排列。
3.根據權利要求1所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，所述依據所述光波導建立空間坐標系的步驟具體包括：
4.根據權利要求3所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，所述傳播常數用于表達所述空間坐標系中的光線矢量；
5.根據權利要求1所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，所述基于所述折疊全息光柵和所述耦出全息光柵的位置坐標計算所述折疊全息光柵上出射光線的傳播常數，獲得出射數組的步驟具體包括：
6.根據權利要求1所述的用于制作光波導的全息曝光方法，其特征在于，所述基于所述入射數組和所述出...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李州，張夢華，祝陳晨，
申請(專利權)人：奧提贊光晶上海顯示技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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