用于波导显示器的具有可变折射率调制的空间复用体布拉格光栅的制作方法

技术特征：

1.一种波导显示器，包括：

衬底；

所述衬底上的第一反射式体布拉格光栅(VBG)，其特征在于第一折射率调制；和

所述衬底上的第二反射式VBG，其包括第一区域和第二区域，

其中，所述第一反射式VBG被配置为衍射第一波长范围内的显示光，使得所述第一波长范围内的显示光通过全内反射在所述衬底中传播到所述第二反射式VBG的第一区域和第二区域；

其中，所述第二反射式VBG的第一区域的特征在于比所述第一折射率调制低的第二折射率调制，并且被配置为衍射在所述第一波长范围内的第二波长范围内的显示光；并且

其中，所述第二反射式VBG的第二区域的特征在于比所述第二折射率调制大的第三折射率调制，并且被配置为衍射在包括并且大于所述第二波长范围的第三波长范围内的显示光。

2.根据权利要求1所述的波导显示器，其中，所述第二反射式VBG的第一区域和第二区域被布置成使得所述第一波长范围内的显示光在到达所述第二区域之前到达所述第一区域。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的波导显示器，其中：

所述第三折射率调制等于或小于所述第一折射率调制；和

所述第一波长范围与所述第三波长范围相同或包括所述第三波长范围。

4.根据任一前述权利要求所述的波导显示器，其中，所述第一反射式VBG和所述第二反射式VBG在垂直于所述衬底的表面法线方向的平面中具有相同的光栅矢量。

5.根据任一前述权利要求所述的波导显示器，其中，所述第二反射式VBG还包括在所述第一区域和所述第二区域之间的第三区域，所述第三区域的特征在于大于所述第二折射率调制但低于所述第三折射率调制的第四折射率调制，并且被配置为衍射在包括所述第二波长范围并且在所述第三波长范围内的第四波长范围内的显示光。

6.根据任一前述权利要求所述的波导显示器，还包括：

第三反射式VBG，其与所述第一反射式VBG复用，并且特征在于第四折射率调制；和

第四反射式VBG，其在所述第一区域和所述第二区域中与所述第二反射式VBG复用，

其中，所述第三反射式VBG被配置为衍射第四波长范围内的显示光，使得所述第四波长范围内的显示光通过全内反射在所述衬底中传播到所述第四反射式VBG的第一区域和第二区域；

其中，所述第四反射式VBG的第一区域的特征在于比所述第四折射率调制低的第五折射率调制，并且被配置为衍射在所述第四波长范围内的第五波长范围内的显示光；并且

其中，所述第四反射式VBG的第二区域的特征在于比所述第五折射率调制大的第六折射率调制，并且被配置为衍射在包括并且大于所述第五波长范围的第六波长范围内的显示光。

7.根据任一前述权利要求所述的波导显示器，以及以下中的一个或更多个成立：

其中，所述第一反射式VBG被配置为：

衍射在所述第一波长范围和第一视场(FOV)范围内的显示光；和

衍射在第四波长范围和不同于所述第一FOV范围的第二FOV范围内的显示光；

其中：

所述衬底对可见光是透明的；和

所述第二反射式VBG对来自周围环境的可见光是透明的。

8.根据任一前述权利要求所述的波导显示器，其中：

所述第一反射式VBG被配置为将所述第一波长范围内的显示光耦合到所述衬底中；和

所述第二反射式VBG被配置为将所述第一波长范围内的显示光耦合出所述衬底。

9.根据权利要求8所述的波导显示器，还包括第三光栅和第四光栅，其中：

所述第三光栅被配置为将来自所述第一反射式VBG的所述第一波长范围内的显示光衍射到所述第四光栅；和

所述第四光栅被配置为在所述第四光栅的两个或更多个区域处将所述第一波长范围内的显示光衍射到所述第二反射式VBG；

可选地，其中所述第三光栅和所述第四光栅在垂直于所述衬底的表面法线方向的平面中具有相同的光栅矢量。

10.根据任一前述权利要求所述的波导显示器，还包括：

输入耦合器，其被配置为将所述第一波长范围内的显示光耦合到所述衬底中；和

输出耦合器，其被配置为将由所述第二反射式VBG衍射的显示光耦合出所述衬底；

可选地，其中所述输入耦合器和所述输出耦合器包括多路复用VBG。

11.根据任一前述权利要求所述的波导显示器，还包括：

光源，其被配置为产生所述显示光；和

投影仪光学器件，其被配置为准直所述显示光并将所述显示光导向所述第一反射式VBG。

12.一种波导显示器，包括：

对可见光透明的波导；

所述波导上的第一反射式体布拉格光栅(VBG)，其特征在于第一折射率调制；和

所述波导上的第二反射式VBG，其包括以不同的相应折射率调制为特征的多个区域，

其中，所述第一反射式VBG被配置为衍射第一波长范围和第一视场(FOV)范围内的显示光，使得所述第一波长范围和所述第一FOV范围内的显示光通过全内反射在所述波导中传播到所述第二反射式VBG的多个区域；并且

其中，所述第二反射式VBG的多个区域被配置为衍射在所述第一波长范围内的不同的相应波长范围和所述第一FOV范围内的显示光。

13.根据权利要求12所述的波导显示器，其中，所述第一反射式VBG和所述第二反射式VBG在垂直于所述波导的表面法线方向的平面中具有相同的光栅矢量。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的波导显示器，以及以下中的一个或更多个成立：

其中，所述第一折射率调制和所述第二反射式VBG的所述多个区域的不同的相应折射率调制中的至少一个大于衍射效率饱和的最小折射率调制；

其中，所述第二反射式VBG的多个区域被配置成使得所述第一波长范围和所述第一FOV范围内的显示光在到达所述多个区域中的第二区域之前到达所述多个区域中的第一区域，所述第一区域具有第二折射率调制，所述第二区域具有大于所述第二折射率调制的第三折射率调制。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的波导显示器，以及以下中的一个或更多个成立：

其中：

所述第一反射式VBG被配置为将所述第一波长范围和所述第一FOV范围内的显示光耦合到所述波导中；和

所述第二反射式VBG被配置为将所述第一波长范围和所述第一FOV范围内的显示光耦合出所述波导，并且对来自周围环境的可见光是透明的；

其中：

所述第三光栅被配置为将来自所述第一反射光栅的所述第一波长范围和所述第一FOV范围内的显示光衍射到所述第四光栅；

所述第四光栅被配置为在所述第四光栅的两个或更多个区域处将所述第一波长范围和所述第一FOV范围内的显示光衍射到所述第二反射式VBG；和

所述第三光栅和所述第四光栅在垂直于所述波导的表面法线方向的平面中具有相同的光栅矢量。

技术总结
一种波导显示器，包括对可见光透明的波导、波导上的第一体布拉格光栅(VBG)和波导上的第二反射式VBG，第一体布拉格光栅(VBG)以第一折射率调制为特征，第二反射式VBG包括以不同的相应折射率调制为特征的多个区域。第一反射式VBG被配置为衍射第一波长范围和第一视场(FOV)范围内的显示光，使得第一波长范围和第一FOV范围内的显示光通过全内反射在波导中传播到第二反射式VBG的多个区域。第二反射式VBG的多个区域被配置为衍射在第一波长范围中的不同的相应波长范围和第一FOV范围内的显示光。

技术研发人员：迟万里;多米尼克·梅瑟;杨阳;林伟诗;帕西·萨里科;黄宁峰;
受保护的技术使用者：脸谱科技有限责任公司;
技术研发日：2020.08.24
技术公布日：2022.04.15