一种二维光栅加工方法及加工系统与流程

本发明涉及增强现实，尤其涉及一种二维光栅加工方法及加工系统。

背景技术：

1、基于增强现实技术(augmented reality)的头戴式显示装置作为可穿戴智能设备，近年来备受关注。头戴式显示装置作为增强现实设备中的一种，其包括微型显示器和光学系统，其中光学系统将来自微型显示器的图像投射到用户眼睛并允许用户同时看到真实世界。头戴式显示装置具有许多实用性的应用和休闲的应用。

2、目前，二维光栅一般采用双光束两次曝光或者四光束单次曝光的方法完成制作，采用双光束分次曝光的制作二维光栅的方式，需要考虑不同曝光次数之间的入射角、空间对称性等因素，前后两次曝光参数误差比单次曝光大；采用四光束单次曝光制作二维光栅的方式，具有曝光光路和组件调试难度大的问题。

3、有鉴于此，需要设计一种二维光栅加工方法及加工系统，能适度降低光路搭建难度的同时能降低曝光参数误差，从而有利于提升二维光栅的加工效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种二维光栅加工方法及加工系统，能适度降低光路搭建难度的同时能降低曝光参数误差，从而有利于提升二维光栅的加工效率。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种二维光栅加工方法，包括步骤：

4、s01、提供光学基片，所述光学基片包括基底和设置在所述基底上光敏材料层；

5、s02、曝光所述光学基片，激光光源经分光单元分出一束物光、若干束第一参考光和若干束第二参考光，所述物光自所述光学基片的底部穿透所述基底射向所述光敏材料层，所述第一参考光自所述光学基片顶部射向所述光敏材料层，所述第一参考光自所述光学基片顶部射向所述光敏材料层；其中，所述第一参考光和所述第二参考光相交叉，且所述第一参考光和所述第二参考光分别与所述物光相干涉以实现曝光；

6、s03、得到蜂窝状阵列结构的二维光栅。

7、可选地，所述物光垂直所述基底的底面射向所述光学基片，所述第一参考光平行于预设的第一方向射向所述光敏材料层，所述第二参考光平行于预设的第二方向射向所述光敏材料层。

8、可选地，所述激光光源经分光单元分出一束物光、若干束第一参考光和若干束第二参考光，具体为：

9、所述激光光源射出光线；

10、所述光线射入所述分光单元并分为一束所述物光、若干束所述第一参考光和若干束所述第二参考光，所述物光经第一传输光路从所述光学基片的底部射向光敏材料层，所述第一参考光经第二传输光路从所述光学基片的顶部射向光敏材料层，所述第二参考光经第三传输光路从所述光学基片的顶部射向光敏材料层。

11、可选地，若干束所述第一参考光阵列排布，若干束所述第二参考光阵列排布。

12、可选地，所述预设的第一方向和所述预设的第二方向关于预设对称面相互对称。

13、一种二维光栅加工系统，包括用于曝光光学基片的全息光栅制作装置；所述光学基片包括基底和设置在所述基底上光敏材料层；

14、所述全息光栅制作装置包括激光光源和分光单元，所述分光单元用于将激光光源射出的光线分为一束物光、若干束第一参考光和若干束第二参考光；其中，所述物光自所述光学基片的底部穿透所述基底射向所述光敏材料层，所述第一参考光自所述光学基片顶部射向所述光敏材料层，所述第一参考光自所述光学基片顶部射向所述光敏材料层，得到蜂窝状阵列结构的二维光栅。

15、可选地，所述分光单元还包括用于传输所述物光的第一传输光路、用于传输第一参考光的第二传输光路和用于传输第二参考光的第三传输光路；

16、所述第一传输光路的出光端延伸至所述光学基片的底部一侧，以使所述物光垂直于所述光学基片的底面；

17、所述第二传输光路延伸至所述光学基片的底部一侧，且所述第二传输光路的出光端设置有若干个第一出光孔，且所述第一出光孔相对所述光学基片倾斜设置；

18、所述第三传输光路延伸至所述光学基片的底部一侧，且所述第三传输光路的出光端设置有若干个第二出光孔，且所述第二出光孔相对所述光学基片倾斜设置。

19、可选地，所述第一出光孔平行于预设的第一方向，所述第二出光孔平行于预设的第二方向；

20、所述第一方向和所述第二方向关于预设对称面相互对称，且所述预设对称面垂直于所述光学基片。

21、可选地，二维光栅加工系统还包括工控系统和用于承载光学基片的运动平台，所述运动平台、所述激光光源和分光单元分别与所述工控系统电连接。

22、可选地，所述第一传输光路包括扩束器、透镜和反射棱镜。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、本实施例中，激光光源经分光单元分出一束物光、若干束第一参考光和若干束第二参考光，物光自光学基片的底部穿透基底射向光敏材料层，第一参考光自光学基片顶部射向光敏材料层，第一参考光自光学基片顶部射向光敏材料层；其中，第一参考光和第二参考光相交叉，且第一参考光和第二参考光分别与物光相干涉以实现曝光，得到蜂窝状阵列结构的二维光栅。本实施例中，相当采用三种不同方向的光束实现曝光，相比四光束曝光方式光路的搭建难度更低，相比双光束曝光方式则有效提升了降低曝光参数误差，从而有利于提升蜂窝状阵列结构的二维光栅的生产效率。

技术特征：

1.一种二维光栅加工方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的二维光栅加工方法，其特征在于，所述物光垂直所述基底的底面射向所述光学基片，所述第一参考光平行于预设的第一方向射向所述光敏材料层，所述第二参考光平行于预设的第二方向射向所述光敏材料层。

3.根据权利要求1所述的二维光栅加工方法，其特征在于，所述激光光源经分光单元分出一束物光、若干束第一参考光和若干束第二参考光，具体为：

4.根据权利要求3所述的二维光栅加工方法，其特征在于，若干束所述第一参考光阵列排布，若干束所述第二参考光阵列排布。

5.根据权利要求2所述的二维光栅加工方法，其特征在于，所述预设的第一方向和所述预设的第二方向关于预设对称面相互对称。

6.一种二维光栅加工系统，其特征在于，包括用于曝光光学基片的全息光栅制作装置；所述光学基片包括基底和设置在所述基底上光敏材料层；

7.根据权利要求6所述的二维光栅加工系统，其特征在于，所述分光单元还包括用于传输所述物光的第一传输光路、用于传输第一参考光的第二传输光路和用于传输第二参考光的第三传输光路；

8.根据权利要求7所述的二维光栅加工系统，其特征在于，所述第一出光孔平行于预设的第一方向，所述第二出光孔平行于预设的第二方向；

9.根据权利要求6所述的二维光栅加工系统，其特征在于，还包括工控系统和用于承载光学基片的运动平台，所述运动平台、所述激光光源和分光单元分别与所述工控系统电连接。

10.根据权利要求7所述的二维光栅加工系统，其特征在于，所述第一传输光路包括扩束器、透镜和反射棱镜。

技术总结
本发明公开了涉及增强现实技术领域，一种二维光栅加工方法，包括步骤：提供光学基片，光学基片包括基底和设置在基底上光敏材料层；曝光光学基片，激光光源经分光单元分出一束物光、若干束第一参考光和若干束第二参考光，物光自光学基片的底部穿透基底射向光敏材料层，第一参考光自光学基片顶部射向光敏材料层，第一参考光自光学基片顶部射向光敏材料层；其中，第一参考光和第二参考光相交叉，且第一参考光和第二参考光分别与物光相干涉以实现曝光；得到蜂窝状阵列结构的二维光栅。本发明还公开了一种二维光栅加工系统，本发明的二维光栅加工方法及加工系统，适度降低光路搭建难度的同时能降低曝光参数误差，有利于提升二维光栅的加工效率。

技术研发人员：杜亮,朱耀明
受保护的技术使用者：深圳惠牛科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12