本发明专利技术实施例提供一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导。该制作装置包括光源、分光单元、第一反射单元、第一光阑、第二反射单元、第二光阑、棱镜和全息干板；光源的光线经分光单元后形成第一光束和第二光束；第一光束经第一反射单元反射，并经第一光阑形成第一子光束和第二子光束，照射在全息干板；第二光束经第二反射单元反射，并经第二光阑形成第三子光束和第四子光束；第三子光束经棱镜透射后、与第一子光束形成干涉条纹对全息干板的第一区域进行曝光，第四子光束经棱镜反射后、与第二子光束形成干涉条纹对全息干板的第二区域进行曝光，形成全息光栅，该制作装置能同时曝光两个区域，制作全息光栅的效率高。高。高。
【技术实现步骤摘要】
一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导
[0001]本专利技术实施例涉及光学
，特别涉及一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导。
技术介绍
[0002]增强现实是将虚拟信息和真实世界相融合的技术，其中近眼显示设备是增强现实技术中的关键环节。近眼显示设备可以让用户同时看到真实世界和计算机构建的虚拟图像，其中，人眼与所看到的虚拟图像构成的锥形范围叫做视场角，人眼能看全虚拟图像时与显示设备的距离称为出瞳距离，人眼在一定的出瞳距离下能看全虚拟图像时人眼可以晃动的范围叫做眼动范围。如何在显著提升视场角和眼动范围的同时缩小光机体积是增强现实面临的一大挑战。
[0003]目前常见的能做到小光机体积并实现大视场角和大眼动范围的光波导方案有三种。第一种是阵列光波导，但该方案采用玻璃冷加工工艺，工艺难度高、成本高且良率低。第二种是采用浮雕光栅波导，但该方案需要昂贵的光栅刻蚀及纳米压印等仪器，成本高昂。第三种是采用二维全息光栅光波导，波导上的耦入区域和耦出区域是全息材料经过两束相干光源曝光后形成的，成本低，然而，现有的制作全息光栅的装置在曝光过程中，一次只能曝光一个区域，例如先曝光制作耦入区域，然后再曝光制作耦出区域，无法同时曝光耦入区域和耦出，制作效率低。
技术实现思路
[0004]本专利技术实施例提供一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导，该制作装置能同时曝光两个区域，制作全息光栅的效率高、成本低且良率高，制成的全息光栅应用于二维全息光栅光波导中，可以实现显著提升视场角和眼动范围的同时缩小光机体积。
[0005]第一方面，本专利技术实施方式采用的一个技术方案是：提供一种全息光栅的制作装置，包括：光源、分光单元、第一反射单元、第一光阑、第二反射单元、第二光阑、棱镜和全息干板；所述分光单元设于所述光源的出光方向上，所述分光单元用于将所述光源的光线分成沿第一方向传播的第一光束、以及沿第二方向传播的第二光束；所述第一反射单元设于所述第一方向上，所述第一光阑、所述全息干板的第一面依次设于所述第一反射单元的反射方向上，所述第一光阑用于将所述第一光束分成第一子光束和第二子光束；所述第二反射单元设于所述第二方向上，所述第二光阑、所述棱镜的入射面依次设于所述第二反射单元的反射方向上，所述第二光阑用于将所述第二光束分成第三子光束和第四子光束，所述棱镜用于接收所述第三子光束、并将所述第三子光束直接透射至所述棱镜的出射面，以及，用于接收所述第四子光束、并通过所述棱镜的反射面反射后输出至所述棱镜的出射面；所述全息干板的第二面邻近所述棱镜的出射面设置，所述全息干板用于被所述第一子光束和所述第四子光束在第一区域形成的干涉条纹曝光，以及，用于被所述第二子光束和所述第
三子光束在第二区域形成的干涉条纹曝光，形成全息光栅。
[0006]在一些实施例中，所述光源包括至少一个激光器以及合束器；每一所述激光器设于所述合束器的每一输入端，所述分光单元设于所述合束器的输出端。
[0007]在一些实施例中，所述至少一个激光器包括红光激光器、绿光激光器和蓝光激光器，所述合束器为合束棱镜；所述合束棱镜具有第一入射面、第二入射面、第三入射面和出射面，所述红光激光器设于所述合束棱镜的第一入射面，所述绿光激光器设于所述合束棱镜的第二入射面，所述蓝光激光器设于所述合束棱镜的第三入射面，所述分光单元设于所述合束棱镜的出射面。
[0008]在一些实施例中，所述制作装置还包括偏振分光棱镜；所述光源设于所述偏振分光棱镜的入射面，所述分光单元设于所述偏振分光棱镜的出射面，所述偏振分光棱镜用于使所述光线以第一偏振态的形式出射。
[0009]在一些实施例中，所述制作装置还包括空间滤波器和准直单元；所述空间滤波器和所述准直单元依次设于所述光源和所述分光单元之间，所述空间滤波器用于将所述光线发散，所述准直单元用于准直所述光线。
[0010]在一些实施例中，所述分光单元为分光镜.
[0011]在一些实施例中，所述第一反射单元为第一反射镜，所述第二反射单元为第二反射镜。
[0012]在一些实施例中，所述全息干板可沿所述全息干板所在平面绕所述第二区域的中心旋转。
[0013]第二方面，本专利技术实施例提供一种全息光栅，所述全息光栅由上述第一方面任意一项所述的制作装置制作得到，所述全息光栅包括第一区域设置的光栅结构和第二区域设置的光栅结构；所述第二区域设置的光栅结构包括沿第一方向周期设置的折射率调制结构、和沿第二方向周期设置的折射率调制结构，所述第一方向和所述第二方向互相垂直；或者，所述第二区域设置的光栅结构包括沿至少三个方向周期设置的折射率调制结构。通过上述第一方面任意一项所述的制作装置对全息干板曝光一次后，对全息干板进行旋转再进行至少一次曝光后可得到上述的全息光栅。
[0014]在一些实施例中，所述第二区域设置的光栅结构包括沿第三方向周期设置的折射率调制结构、沿第四方向周期设置的折射率调制结构、以及沿第五方向周期设置的折射率调制结构，所述第三方向、所述第四方向和所述第五方向之间互为60
°
。
[0015]第三方面，本专利技术实施例提供一种二维全息光栅光波导，包括波导基底、以及、如第二方面所述的全息光栅；所述全息光栅设于所述波导基底上。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术实施例提供一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导。该制作装置包括光源、分光单元、第一反射单元、第一光阑、第二反射单元、第二光阑、棱镜和全息干板；光源的光线经分光单元后形成第一光束和第二光束；第一光束经第一反射单元反射，并经第一光阑形成第一子光束和第二子光束，照射在全息干板；第二光束经第二反射单元反射，并经第二光阑形成第三子光束和第四子光束；第三子光束经棱镜透射后、与第一子光束形成干涉条纹对全息干板的第一区域进行曝光，第四子光束经棱镜反射后、与第二子光束形成干涉条纹对全息干板的第二区域进行曝光，形成全息光栅，该制作装置能同时曝光两个区域，制作全息
光栅的效率高、成本低且良率高，制成的全息光栅应用于二维全息光栅光波导中，可以实现显著提升视场角和眼动范围的同时缩小光机体积。
附图说明
[0017]一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0018]图1是本专利技术实施例提供的一种全息光栅的制作装置示意图；
[0019]图2是本专利技术实施例提供的一种全息光栅的结构示意图；
[0020]图3是本专利技术实施例提供的一种全息光栅曝光时的光线矢量示意图；
[0021]图4是本专利技术实施例提供的另一种全息光栅的制作装置示意图；
[0022]图5是本专利技术实施例提供的一种全息光栅的干涉条纹示意图；
[0023]图6是本专利技术实施例提供的另一种全息本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全息光栅的制作装置，其特征在于，包括：光源、分光单元、第一反射单元、第一光阑、第二反射单元、第二光阑、棱镜和全息干板；所述分光单元设于所述光源的出光方向上，所述分光单元用于将所述光源的光线分成沿第一方向传播的第一光束、以及沿第二方向传播的第二光束；所述第一反射单元设于所述第一方向上，所述第一光阑、所述全息干板的第一面依次设于所述第一反射单元的反射方向上，所述第一光阑用于将所述第一光束分成第一子光束和第二子光束；所述第二反射单元设于所述第二方向上，所述第二光阑、所述棱镜的入射面依次设于所述第二反射单元的反射方向上，所述第二光阑用于将所述第二光束分成第三子光束和第四子光束，所述棱镜用于接收所述第三子光束、并将所述第三子光束直接透射至所述棱镜的出射面，以及，用于接收所述第四子光束、并通过所述棱镜的反射面反射后输出至所述棱镜的出射面；所述全息干板的第二面邻近所述棱镜的出射面设置，所述全息干板用于被所述第一子光束和所述第四子光束在第一区域形成的干涉条纹曝光，以及，用于被所述第二子光束和所述第三子光束在第二区域形成的干涉条纹曝光，形成全息光栅。2.根据权利要求1所述的制作装置，其特征在于，所述光源包括至少一个激光器以及合束器；每一所述激光器设于所述合束器的每一输入端，所述分光单元设于所述合束器的输出端。3.根据权利要求2所述的制作装置，其特征在于，所述至少一个激光器包括红光激光器、绿光激光器和蓝光激光器，所述合束器为合束棱镜；所述合束棱镜具有第一入射面、第二入射面、第三入射面和出射面，所述红光激光器设于所述合束棱镜的第一入射面，所述绿光激光器设于所述合束棱镜的第二入射面，所述蓝光激光器设于所述合束棱镜的第三入射面，所述分光单元设于所述合束棱镜的出射面。4.根据权利要求1
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3任...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐笑运，宋强，马国斌，汪涛，
申请(专利权)人：深圳珑璟光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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