一种大角度近眼显示偏振分光光波导器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大角度近眼显示偏振分光光波导器件，所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件的导波中只有S光，其中，所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件的膜层数为25层，膜层总厚度为1000nm，反射比为10%。本实用新型专利技术中的大角度近眼显示偏振分光光波导器件，有利于尤其是在近眼头戴显示器应用中的非常紧凑的光学元件的设计与制造，并能实现大角度的入射偏振光在光波导中传播，此光学系统为观察者提供了高质量的大图像。

A large angle near eye display polarization splitting optical waveguide device

The utility model discloses a large-angle near-eye polarization splitting optical waveguide device. The guiding wave of the large-angle near-eye polarization splitting optical waveguide device has only S light. The large-angle near-eye polarization splitting optical waveguide device has 25 film layers, a total thickness of 1000 nm, and a reflection ratio of 10%. The large-angle near-eye polarization splitting optical waveguide device in the utility model is beneficial to the design and manufacture of very compact optical elements, especially in the application of near-eye head-mounted displays, and can realize the propagation of large-angle incident polarized light in the optical waveguide. The optical system provides high-quality large images for the observer.

【技术实现步骤摘要】
一种大角度近眼显示偏振分光光波导器件
本技术涉及光学
，特别涉及一种大角度近眼显示偏振分光光波导器件。
技术介绍
光波导是引导光波在其中传播的介质装置，又称介质光波导。光波导由光透明介质构成的传输光频电磁波的导行结构，其传输原理不同于金属封闭波导，在不同折射率的介质分界面上，电磁波的全反射现象使光波局限在波导及其周围有限区域内传播，其主要的优点是结构紧凑。在头戴显示器中这一光学模块既用作成像透镜又用作组合器，其中二维显示器被成像在无穷远并被反射进入观察者的眼睛。这种显示器可从空间光调制器（SLM）、液晶显示器（LCD）、有机光发射二极管阵列（OLED）或借助于中继透镜等方式间接地得到，传统的自由空间光学模块被用作这些目的，但是随着所需视场的增大，这种光学模块的重量也随着增大，对于头戴显示的使用显得非常不便。传统的光波导膜层设计是由两种高低折射率材料来实现光的传播，这种膜层设计不能实现大角度光的传播。现有技术存在如下缺点：1.传统头盔显示器件体积大，重量重，不利于佩戴；2.成像质量不高；3.传统的光波导膜层设计是由两种高低折射率材料。来实现光的传播，这种膜层设计不能实现大角度光的传播。
技术实现思路
为了满足近眼头戴显示器体积小，重量轻，成像质量高的要求，本专利技术是提供一种新的光波导膜层设计。本技术提供一种大角度近眼显示偏振分光光波导器件，所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件的导波中只有S光，其中，所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件的膜层数为25层，膜层总厚度为1000nm，反射比为10%。进一步的，所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件由3~4种材料进行膜层设计组成，其中，膜层设计基片定为BaF7(n=1.614)或TF3(n=1.613)。进一步的，所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件的设计指标为a~e面光线入射角为15°~40°反射时，a面反射率10%，透射率90%；b面反射率10%，透射率90%；c面反射率10%，透射率90%；d面反射率10%，透射率90%；e面反射率10%，透射率90%；当a~d面光线入射角70°~90°透射时，透过率100%。进一步的，所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件在光波导中传输的光为S偏振光，在AOI=15°～40°时S光T/R=90:10且P光全透；在AOI=70°～90°时S光T≥90%，P光不考虑，因在AOI=86°～90°时S光能量衰减的非常快，接近90°时S光的透射能量已经为0，膜层设计上能做到AOI=70°～85°时S光T≥90%。本技术中的大角度近眼显示偏振分光光波导器件，有利于尤其是在近眼头戴显示器应用中的非常紧凑的光学元件的设计与制造，并能实现大角度的入射偏振光在光波导中传播，此光学系统为观察者提供了高质量的大图像。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1入射偏振光在光波导中局部传播图；图2偏振光波导器件侧视图；图3AOI=15°时透射光谱；图4AOI=20°时透射光谱；图5AOI=25°时透射光谱；图6AOI=27.5°时透射光谱；图7AOI=30°时透射光谱；图8AOI=35°时透射光谱；图9AOI=40°时透射光谱；图10AOI=70°时透射光谱；图11AOI=75°时透射光谱；图12AOI=80°时透射光谱；图13AOI=85°时透射光谱。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术作进一步说明。需要说明的是，所描述的实施方式仅用于对相关领域人员更好的了解本技术的原理和实施细节，并不会因此构成对本技术的任何限制。如图1所示，入射偏振光在光波导中局部传播图，导波中只有S光，其膜层数在25层，膜层总厚度在1000nm，反射比为10%；该偏振光波导器件的侧视图如图2所示。图3~13为不同角度入射时的透射光谱。本技术采用3~4种材料进行膜层设计，膜层设计基片定为BaF7(n=1.614)或TF3(n=1.613)。本技术的设计指标为a~e面光线入射角为15°~40°反射时，a面反射率10%，透射率90%；b面反射率10%，透射率90%；c面反射率10%，透射率90%；d面反射率10%，透射率90%；e面反射率10%，透射率90%；当a~d面光线入射角70°~90°透射时，透过率100%。本技术在光波导中传输的光为S偏振光，在AOI=15°～40°时S光T/R=90:10且P光全透；在AOI=70°～90°时S光T≥90%(P光不考虑)，因在AOI=86°～90°时S光能量衰减的非常快，接近90°时S光的透射能量已经为0，膜层设计上能做到AOI=70°～85°时S光T≥90%。本技术的优点：1.该近眼显示器件体积小、重量轻；2.本技术能够在AOI=15°～40°及AOI=70°～85°时能够传播，视场范围大；3.本技术采用3~4种材料进行膜层设计，膜层数在25层左右，膜层总厚度在1000nm左右，透过率高，成像质量好。尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本专利技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大角度近眼显示偏振分光光波导器件，其特征在于：所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件的导波中只有S光，其中，所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件的膜层数为25层，膜层总厚度为1000nm，反射比为10%。

【技术特征摘要】
1.一种大角度近眼显示偏振分光光波导器件，其特征在于：所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件的导波中只有S光，其中，所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件的膜层数为25层，膜层总厚度为1000nm，反射比为10%。2.根据权利要求1所述的大角度近眼显示偏振分光光波导器件，其特征在于：所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件由3~4种材料进行膜层设计组成，其中，膜层设计基片定为BaF7(n=1.614)或TF3(n=1.613)。3.根据权利要求1所述的大角度近眼显示偏振分光光波导器件，其特征在于：所述大角度近眼显示偏振分光光波导器件的设计指标为a~e面光线入射角为15°~40°反射时，a面反射率1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，李强，司振龙，费程波，朱佳丽，蔡珂珺，王新星，邱卫根，张平，高志强，张士明，
申请(专利权)人：江苏北方湖光光电有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32