【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增强现实，尤其是提供了一种二维耦入超构光栅结构、二维光栅波导及近眼显示的穿戴设备。
技术介绍
1、增强现实技术即ar技术是将虚拟信息与现实世界相互融合，属于下一个信息技术的引爆点，据权威预测增强现实眼镜将会取代手机成为下一代的协作计算平台。以增强现实眼镜为代表的增强现实技术目前在各个行业开始兴起，尤其在安防和工业领域，增强现实技术体现了无与伦比的优势，大大改进了信息交互方式。
2、在增强现实眼镜方面，波导方案是目前最佳、成熟的增强现实技术。波导方案又分为几何波导方案、浮雕光栅波导方案和体全息波导方案。其中，几何波导方案是使用阵列的镀膜半透半反射镜来达到虚拟信息的显示，但是该方案的量产工艺十分繁杂，而且阵列镜片会给画面带来条纹效果，所以几何波导方案无法给人眼呈现最佳的显示效果。体全息波导方案目前在大规模量产上受到了限制。浮雕光栅波导方案由于纳米压印的便利性是目前研究最多的技术方案，具有大视场和大眼动范围的优势。
3、浮雕光栅波导目前的方案路径主要有基于一维光栅的波导方案和基于二维光栅的波导方案。两种衍射方案都需要一个一维光栅进行耦入，将微型光机中的光有效耦入到波导中，耦入的能量越高，效率越高，整个波导的显示亮度也越高，亮度越高会极大拓展近眼显示的应用场景，以及提升近眼显示的体验。户外场景下，太阳光照射强烈，对于波导的显示亮度有较高的要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是在衍射光波导基础上，创新提出一种新的二维耦入超构光栅结构，相对于传统一维
2、为了达到上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种二维耦入超构光栅结构，包括周期性排布的多个光栅周期单元；各所述光栅周期单元分别包括双束腰自由形态曲面结构、水滴状结构、自由曲面形状结构及单束腰自由曲面形态结构，所述双束腰自由形态曲面结构布置于所述超构光栅单元的中心，其双束腰沿着横向中心线对称分布，并且双束腰围合构成横向朝前的开口；所述双束腰自由形态曲面结构的纵向两侧区域对称布置如下：自由曲面形状结构及纵向两侧的水滴状结构布置于所述两侧区域的前侧，单束腰自由曲面形态结构相对的布置于所述两侧区域的后侧并沿纵向延伸。
3、进一步的，所述水滴状结构及自由曲面形态结构与单束腰自由曲面形态结构平行分布，所述水滴状结构对称的布置于自由曲面形状结构的纵向两侧。
4、进一步的，所述光栅周期单元分别沿着横向周期排布及沿着纵向周期性排布。具体的，所述超构光栅单元的横向周期大小范围为200nm-2um，纵向周期大小范围为200nm-10um。
5、进一步的，所述二维耦入超构光栅结构的材质为高折纳米压印胶，所述二维耦入超构光栅结构的材质为t io2、s i3n4及s ic的一种或者至少两种的组合。
6、进一步的，所述双束腰自由形态曲面结构、水滴状结构、自由曲面形状结构及单束腰自由曲面形态结构的被配置为提升对于不同入射角的光束对应衍射级次的效率。
7、为了达到上述目的，第二方面，本专利技术提供了一种二维光栅波导，光栅波导的耦入区域设置为权利要求1至7任一项所述的二维耦入超构光栅结构，耦出区域设置为圆柱结构或者菱形结构，二维耦入超构光栅结构被配置为将光束耦入到波导基底进行全反射传播，圆柱结构或者菱形结构被配置为将光束耦入到空气中。
8、为了达到上述目的，第三方面，本专利技术提供了一种近眼显示的穿戴设备，包括上述的二维耦入光栅结构，包括上述的二维光栅波导。
9、本专利技术所提供的二维耦入超构光栅结构、二维光栅波导及近眼显示的穿戴设备的技术优势主要体现在：
10、这种二维耦入超构光栅结构设置了周期性排布多个光栅周期单元；并将每个光栅周期单元的双束腰自由形态曲面结构布置于所述超构光栅单元的中心，双束腰沿着横向中心线对称分布、围合构成横向朝前的开口；双束腰自由形态曲面结构的纵向两侧区域对称布置如下：自由曲面形状结构及纵向两侧的水滴状结构布置于所述两侧区域的前侧，单束腰自由曲面形态结构相对的布置于所述两侧区域的后侧并沿纵向延伸。所提供的二维超构光栅结构应用于光栅波导的耦入区域，可以极大的提高对耦入光束全视场角的调节，提高耦入效率，从而增强整个波导的亮度。
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1.一种二维耦入超构光栅结构，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的二维耦入超构光栅结构，其特征在于：所述水滴状结构(2)及自由曲面形态结构(4)与单束腰自由曲面形态结构(3)平行布置。
3.根据权利要求1所述的二维耦入超构光栅结构，其特征在于：所述水滴状结构(2)对称的布置于自由曲面形状结构(4)的纵向两侧。
4.根据权利要求1所述的二维耦入超构光栅结构，其特征在于：所述光栅周期单元分别沿着横向周期排布及沿着纵向周期性排布。
5.根据权利要求4所述的二维耦入超构光栅结构，其特征在于：所述超构光栅单元的横向周期大小范围为200nm-2um，纵向周期大小范围为200nm-10um。
6.根据权利要求1或2或3所述的二维耦入超构光栅结构，其特征在于：所述二维耦入超构光栅结构的材质为高折纳米压印胶，和/或，所述二维耦入超构光栅结构的材质为TiO2、Si3N4及SiC的一种或者至少两种的组合。
7.根据权利要求1所述的二维耦入超构光栅结构，其特征在于：所述双束腰自由形态曲面结构、水滴状结构、自由曲面形状结构及单束腰自
8.一种二维光栅波导，其特征在于：光栅波导的耦入区域设置为权利要求1至7任一项所述的二维耦入超构光栅结构，耦出区域设置为圆柱结构或者菱形结构，二维耦入超构光栅结构被配置为将光束耦入到波导基底进行全反射传播，圆柱结构或者菱形结构被配置为将光束耦入到空气中。
9.一种近眼显示的穿戴设备，其特征在于：包括权利要求1至7任一项所述的二维耦入光栅结构。
10.一种近眼显示的穿戴设备，其特征在于：包括权利要求8所述的二维光栅波导。
...【技术特征摘要】
1.一种二维耦入超构光栅结构，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的二维耦入超构光栅结构，其特征在于：所述水滴状结构(2)及自由曲面形态结构(4)与单束腰自由曲面形态结构(3)平行布置。
3.根据权利要求1所述的二维耦入超构光栅结构，其特征在于：所述水滴状结构(2)对称的布置于自由曲面形状结构(4)的纵向两侧。
4.根据权利要求1所述的二维耦入超构光栅结构，其特征在于：所述光栅周期单元分别沿着横向周期排布及沿着纵向周期性排布。
5.根据权利要求4所述的二维耦入超构光栅结构，其特征在于：所述超构光栅单元的横向周期大小范围为200nm-2um，纵向周期大小范围为200nm-10um。
6.根据权利要求1或2或3所述的二维耦入超构光栅结构，其特征在于：所述二维耦入超构光栅结构的材质为高折纳米压印胶，...
【专利技术属性】
技术研发人员：段辉高，郭晓明，宋强，王景，李芳，周文辉，贾红辉，
申请(专利权)人：湖大粤港澳大湾区创新研究院广州增城，
类型：发明
国别省市：
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