用于薄体光栅堆栈的层状生成的方法和装置以及用于全息显示器的光束组合器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于通过照射实现的记录介质（AZM）中的至少一个体光栅（VG）的层状生成的方法和装置，所述记录介质包含至少一个对照射光的可预设的波长（λ）敏感的光敏层。每个体光栅（VG）都在记录介质（AZM）中通过能够生成干涉的至少两个相干光的波前（WF1、WF2）生成，所述波前（WF1、WF2）在记录介质（AZM）中的可预设深度（z）、以可预设角度(2θ)且使用可预设的干涉对比度(Vz)被叠加。记录介质（AZM）中的体光栅（VG）的深度（z）和折射率调制和/或透明度调制的厚度由光传播的方向（z）上的干涉波前(WF1、WF2)的空间和/时间相干度(Γ)的特定深度的控制来控制。本发明专利技术还涉及一种用于全息显示器的光束组合器以及一种具有改进的效率的太阳能板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于薄体光栅堆栈的层状生成的方法和装置以及用于全息显示器的光束组合器
本专利技术涉及用于薄体光栅堆栈的层状生成的方法和装置。本专利技术还涉及用于全息显示的光束组合器。
技术介绍
衍射光学元件(DOE)在全息直观显示器的制造中扮演了特殊的角色。这些典型地以具有可预设厚度的透明薄膜形式提供的元件影响光束，其通过衍射效应而不是通过折射来投射来自图像生成装置——例如大面积光调制器(SLM)——的光束。这样，置于以光传播的方向观察时光程中的SLM的下游且优选地包括光折射元件——例如透镜、棱镜等——的光束影响元件的总厚度与投影显示相比可以保持非常低。然而，影响由生成观察者的三维图像感觉必要的SLM的像素点射出的光的影响只能由多个薄膜型DOE来实现，例如，其置于大面积的层堆栈形式的SLM的下游。由于技术原因这种布置中还需要，多个堆栈层在一个连续介质中生成，而不是例如通过粘合随后连接单个薄膜。这是因为在随后连接的层堆栈中，存在不同层中的单个平面元件的位置例如通过收缩而导致相对于彼此会改变的风险。用于影响由SLM的像素点以特定波长的方式射出、经过衍射效应的光的方向的结构可以是表面光栅或体光栅。体光栅被典型地理解为记录在相对于照射的光的波长较厚的介质中的三维光栅结构。体光栅具有多个光栅可以在连续介质中的层中生成的优势，而表面光栅可以仅置于记录介质或记录材料中的一个或每个表面上。如从光刻可知，三维结构可以在透明且光敏的记录介质——例如光阻材料——中通过记录材料所敏感的照射的光的特定深度的聚焦而生成。例如，这种方法在文献US2010/099051A1中做出说明。这样，例如衍射光栅的功能上不同的结构可以逐步在记录介质的不同的层中生成。然而，在这里照明的强度必须被控制，以便其仅在特定层中超过记录介质的感光度阈值。由于DOE优选地为衍射光栅，然而，在单个步骤中通过以不同的角度投射记录介质的两束光波的干涉来记录光栅是有意义的。这种方法在文献DE19704740B4中做出说明，例如，在全息显示屏的制造的情况中，其中多个体光栅可以在单个记录介质的不同层中生成，其中所述体光栅可以分配给不同波长的光，或者其中用于不同波长的多个体光栅在一个层中交错。挑战是确保能够在照射的光的两束光波之间生成干涉，其在这里通过入射光束的反射实现。以某个角度投射到光敏记录介质的平行光束与在记录介质的出射面通过全内反射生成的光束的相干叠加被利用，以生成体光栅结构，如文献US7,792,003B2中所述。记录介质在这里靠近枢转棱镜的出射面设置，其中光束干涉的角度通过棱镜的旋转可预设。这确保了取决于衍射光的波长实现的体光栅的衍射效率的连续可变的控制。此外，生成的体光栅的结构可以在记录期间通过旋转棱镜而被影响，以使衍射效率具有相同高的值以用于多个波长，以便其类似于矩形函数。其他体光栅分布可以通过分布的表面上的入射光波的反射来生成，例如，在该情况下其可以将入射平行光束转变为会聚或发散光束。然而，一个问题是：在大面积记录介质中生成体光栅，因为记录介质的表面面积由棱镜的出射面确定。当记录体光栅时，十分重要的问题是这些光栅的特定深度的切趾(apodisation)，其是Z方向(Zdimension)(即例如垂直于记录介质的表面，或者更一般的沿着用于重现的波场的传播方向)的折射率分布图的纵向调制或形状，除了X和/或Y方向，即例如平行于记录介质的表面之外。例如，当衍射光波特别地抑制衍射级的副峰值(sidepeaks)时，该方法允许体光栅被记录，并且更一般地，其显示出可控制的角度和波长选择性。这种方法在光学快报(OpticsExpress)第12卷，第26期，第6642页由J.M.Tsui等人撰写的出版物“切趾体光栅的耦合波分析”中作出说明，其中在由光敏玻璃制成的记录介质中，可用于随后的相干照明的折射率调制通过具有减小的从两个外表面中的任一个的穿透深度的非相干光的初步照射而被特定深度地降低，以使Z方向的折射率调制的的包络在相干照明期间以非常粗略的估算显示出例如高斯分布。这样记录的体光栅接着被例如由短波紫外线辐射生成的该吸收分布叠加为Z方向上的切趾函数。然而，该吸收方法不允许多个薄体光栅层在较厚的记录介质中被给予分别的纵向切趾分布。说明了现有技术的该方法只允许切趾函数生成，其已经由与I0xe-z成正比的单或双面吸收分布生成，其中α为用于例如为短波紫外线辐射的非相干初步照射的波长的吸收系数。因此，呈指数降低的函数只可用作折射率调制的切趾函数。因此，可生成切趾分布的范围限于少数的函数，其从记录介质的外表面向内连续降低。而且，不同的波长必须设有不同的吸收系数，以能够通过初步照射不仅仅生成简单的切趾分布。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于在大面积记录介质的可预设的深度生成体光栅的方法和装置，从而在单个记录介质中生成具有多个角度和/或波长选择性的多个光栅的光栅堆栈，或者在记录介质的可预设的深度叠加具有不同的角度和/或波长选择性的多个体光栅。而且，需要提供通过可生成的光栅结构的不同的切趾分布来特定地影响特定角度和/或波长的衍射效率的可能性。该目的根据本专利技术的技术方案来解决。本专利技术进一步优选的实施例和进一步的改进在以下所公开的内容中限定。一种根据本专利技术的用于通过照射实现的记录介质中的至少一个体光栅的层状生成的方法。记录介质具有至少一个对包括照射光波长的可预设的波长范围敏感的光敏层。每个体光栅都在记录介质中通过能够生成至少部分相干光的干涉——一般是波场——的至少两个波前生成，这是因为所述波场在记录介质中的可预设深度、以可预设角度且使用可预设的干涉对比度(Vz)发生干涉。记录介质中的体光栅的深度和折射率调制和/或透明度调制的厚度在光传播的方向上通过干涉波前的空间和/时间相干度(Γ)的特定深度的控制而被影响。由于至少两个能够生成干涉的相干光的波前在记录介质中的可预设的深度、以可预设的角度且具有可预设的干涉对比度发生干涉，因此——如果适用的话在时间平均值上——对记录介质的照射来说足够的感光强度在可预设的干涉对比度中实现，根据本专利技术可以在记录介质的可预设的深度记录一个或多个体光栅。这里获得了干涉波前的空间和/时间相干度的特定深度的控制，例如，通过控制照射光的特性。如果记录介质显示出波动的表面分布或厚度，根据本专利技术的方法可以特别优选地被应用。例如，这种波动可以在记录介质的生成过程中引起，例如，如果记录介质是光聚合物或重铬酸盐明胶(DCG)的话。当体光栅被掩埋在记录介质的深度中时，表面不均匀性既不这样影响光栅，也不影响记录体光栅的过程，如果光栅从记录介质的光滑面，即例如连接至具有平滑表面的基底的面被记录的话。记录介质的另一面上的表面分布则可以在重建期间，即在使用体光栅期间通过浸渍被变平，例如通过具有合适的折射率的油膜或粘合材料，其形成了用光滑表面连接随后的层的材料。可选地，粗糙表面分布可以由具有光滑表面的相邻层被稍微压缩，以使其变为近表面折射率分布(near-surfacerefractiveindexprofile)，然而，其并不影响记录过程，这是由于体光栅另一侧的被掩埋的照射，其是平滑的并显示出均匀的折射率。在表面分布通过压力被变平的情况下，通过浸渍实现的分层和嵌入在使用体光栅之前是优选的。例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.06 DE 102011076945.5;2011.09.22 DE 10201101.一种用于通过照射实现的记录介质(AZM)中的至少一个体光栅(VG)的层状生成的方法，其特征在于，所述记录介质包含至少一个对照射光的可预设的波长(λ)敏感的光敏层，所述方法包含以下步骤：-通过能够生成干涉的至少两个相干光的波前在记录介质(AZM)中生成每个体光栅(VG)，其中，将所述波前在记录介质(AZM)中以可预设深度(z)、可预设角度(2θ)且使用可预设的干涉对比度(V(z))叠加，-由光传播的方向(z)上的干涉波前的空间和/或时间相干度的特定深度的控制来控制记录介质(AZM)中的体光栅(VG)的深度(z)和折射率调制和/或透明度调制的厚度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在设置在记录介质(AZM)前面且被具有准直的波场(PW)的光源(LS)照明的主光栅(G)的下游，在由准直的波场(PW)在主光栅(G)的衍射产生且进一步在下游传播的波场之间的光传播的方向(z)上存在相对横向偏移s(z)，所述相对横向偏移s(z)引起干涉波场的干涉对比度V(z)的可预设的与深度有关的分布，这是由于照明波场(PW)的预设复值的空间和/或时间相干函数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，干涉波场由同一准直的波场(PW)在主光栅(G)的衍射的不同的衍射级产生。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在记录介质(AZM)的可预设的深度范围中生成的干涉对比度(V(z))的可预设的分布是照明主光栅(G)的光源(LS)的平面(E)中的振幅光栅(AG)和/或相位光栅(PG)的设计的函数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在记录介质(AZM)的可预设的深度(z)上呈现的干涉对比度(V(z))在记录介质(AZM)中生成符合切趾函数的可预设的折射率调制和/或透明度调制形式的体光栅(VG)，所述切趾函数允许体光栅(VG)的角度选择性(η(Θ))和/或波长选择性(η(λ))以可预设的方式被控制，并且体光栅(VG)的角度选择性(η(Θ))和/或波长选择性(η(λ))的任何副峰值都以可预设的方式被抑制。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，照明主光栅(G)的光源(LS)的平面(E)具有复值的光学透明度函数，其表示振幅和/或相位光栅、振幅和/或相位分布、由切趾函数叠加的振幅和/或相位光栅或者由切趾函数叠加的振幅和/或相位分布。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，可以在可预设的深度(z)生成的体光栅(VG)的角度选择性(η(Θ))和/或波长选择性(η(λ))的形状通过折射率调制(n1(z))的可预设的分布而在光传播的方向上可调节，所述分布是具有平方sinc、平方cosine、平方高斯或平方近似矩形函数的切趾函数。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在可预设的深度(z)可生成的体光栅(VG)的角度选择性(η(Θ))可以通过体光栅的厚度被控制和/或记录介质(AZM)具有可预设的厚度(D)，其允许至少两个体光栅(VG)被记录在记录介质(AZM)中，其中体光栅(VG)一个接着一个地设置或者在光传播的方向上以交叉的形式布置。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在可预设的深度(z)可生成的多个体光栅(VG)分别为特定可预设的光波长(λ)而设计，并且通过衍射只影响该波长的光。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，记录介质(AZM)中的照射光的强度调制的深度切趾和/或深度分离被动态地控制。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，记录介质(AZM)中的体光栅(VG)的折射率调制(n1(z))的分布由照明主光栅(G)的光源(LS)的平面(E)中的复振幅的可预设的调节来确定。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，主光栅(G)以表面分布光栅的形式提供，其照明的表面是体光栅(VG)的记录介质(AZM)的一部分表面或者其对应于该表面。13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，记录介质(AZM)中的折射率调制(n1(z))的不对称分布由于相位和/或振幅分布的不对称性被引入照明主光栅(G)的光源(LS)的平面(E)中而生成。14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，记录介质(AZM)具有引发剂，并且照射光的恒定光部分——用于激活记录介质(AZM)的引发剂。15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，光学或电力上可访问的材料用作记录介质(AZM)，以用于可切换的体光栅(VG)的生成。16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各种重建几何形状，特别是平面波到平面波或平面波到球面波，可以用可预设的固定或可切换的形式通过在可生成的体光栅(VG)的衍射来实现。17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在体光栅(VG)在记录介质(AZM)中记录期间，反射可以通过照射光的空间和/或时间相干性特性的可预设的选择而被抑制。18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，周期连续或周期性改变的相位光栅(PG)设置在照明主光栅(G)的光源(LS)的平面(E)中。19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少两个相移体光栅(VG1、VG2)在记录介质(AZM)中生成，以便在预设方向上偏转预设的角度和/或波长范围和/或生成了体光栅(VG)，以使它们在记录介质(AZM)中的深度(z)交错，它们...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰拉尔德·菲特雷尔，
申请(专利权)人：视瑞尔技术公司，
类型：
国别省市：