CN104956148A - 具有衍射光栅的光学器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括透明基板和基板上的第一透明光栅层的光学器件，所述光栅层包括具有不同折射率的周期性地交替的区块。根据本发明，所述器件包括第二透明光栅层，其位于第一光栅层之上并且也包括具有不同折射率的周期性地交替的区块，从而使得第一光栅层的具有较高折射率的区块与第二光栅层的具有较低折射率的区块至少部分地对准并且反之亦然，第二光栅层减少了衍射到非零透射级的光的数量。本发明允许减少例如平视显示器（HUD）中的所谓的彩虹效应。

Description

具有衍射光栅的光学器件
技术领域
本发明涉及光学器件。具体来说，本发明涉及例如可以被使用在平视显示器（HUD）、近眼显示器（NED）或出瞳扩展器（EPE）中的输出耦合光栅。本发明的器件包括光导基板和设置在所述基板内或者设置在所述基板的至少一部分表面上的光栅。
背景技术
HUD和NED包括树基本部分：光投影器、控制投影器的计算单元以及光学组合器，所述光学组合器适于将来自投影器的光显示到透视显示器，从而允许HUD或NED的用户同时看到显示器后方的景物以及所投影的光，而不需要用户的视线偏离其通常的视点。所述光学组合器可以基于衍射光学元件，其有时被称作全息光学元件（HOE）。
WO 2006/064301讨论了包括用于将光耦合到光学基板中并且耦合出光学基板的衍射元件的近眼显示器器件。在WO 99/52002、WO 2009/077802、WO 2009/077803和WO 2011/110728中介绍了利用相同的一般原理操作的器件的先前版本、进一步的发展和变型。
US 2009/0245730公开了一种利用相同的原理操作的显示器器件，其中两个衍射光栅当中的至少一个是具有多个衍射结构的二进制闪耀光栅（binary-blazed grating），所述多个衍射结构由确保闪耀效果并且在平面图中具有封闭几何表面的形状的多个单独的子结构构成。所提出的结构旨在提供一种光学显示器器件，利用所述光学显示器器件既可以通过输入光栅以尽可能高的衍射效率将光耦合到光波导的平板中，又可以通过输出光栅再次均匀地将光耦合出去。WO 2011/113662公开了一种用于彩色平视显示器（HUD）器件的衍射组合器。所述器件包括：第一光学衍射光栅，其适于在衍射方向上对具有第一波长并且在入射方向上入射在第一光栅上的光进行衍射；第二光学衍射光栅，其适于在相同的方向上对具有第二波长并且在入射方向上入射在第二光栅上的光进行衍射。第一和第二光学衍射光栅被通过浮雕方式形成在所述组合器的第一和第二相对表面上。第一和/或第二光栅被制作成波长多路复用光学衍射光栅，并且适于在衍射方向上对于在入射方向上冲击第一和/或第二光学衍射光栅的第三波长的光进行衍射。
但是前面所提到的解决方案中的至少一些遭受由穿过衍射光栅到达观察者的眼睛的透射光所导致的不合期望的效应，即所谓的彩虹效应。彩虹效应显示为除了所期望的衍射图像之外的彩色可见图案。除非问题得到解决，否则这可能使得所述衍射组合器元件技术在某些应用中实际上是无用的。
US 4856869公开了一种包括基板和形成在基板上的显示器图案的显示器元件，所述显示器图案具有第一衍射光栅结构和第二衍射光栅结构。第一衍射光栅结构的光栅线条的方向不同于第二衍射光栅结构的光栅线条的方向，从而旨在防止出现彩虹状图像。所提出的解决方案在两个方向上是周期性的，这使得光衍射到多个方向中，从而使得各个单独的衍射级更弱。但是所透射的衍射级仍然相当强，因此结果在彩虹干涉图像方面远远不是最优的。此外，所述结构相对难以制造。
因此，需要改进的光学器件。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的解决方案，该解决方案可以被用于改进HUD显示器的组合器部分，特别是用于提供针对透射光的减少或者完全防止的彩虹效应。
所述目的通过如在独立权利要求中限定的本发明实现。
本发明的光学器件包括透明基板和处在基板上或者至少部分地处在基板内的光栅。所述光栅包括第一透明光栅层，第一透明光栅层还包括具有不同折射率的周期性地交替的区块。所述器件还包括位于第一光栅层之上（但是不一定直接面对第一光栅层）的第二透明光栅层，并且第二透明光栅层也包括具有不同折射率的周期性地交替的区块。第一光栅层的具有较高折射率的区块与第二光栅层的具有较低折射率的区块至少部分地对准并且反之亦然，由此，与类似但不具有第二光栅层的结构相比，第二光栅层减少了衍射到非零透射级的光的数量。
优选的是，第一和第二光栅层的周期、层厚度和折射率适于在450-650nm的波长范围上使得透射级（特别是第一透射级）的衍射效率低于反射级（特别是第一反射级）的衍射效率。
此外，在一个实施例中，在450-650nm的波长范围上，第一透射级的衍射效率不超过0.4%，并且第一反射级的衍射效率是至少3%。
优选地，第一和第二光栅层在相同的方向上是周期性的，或者在双重周期性光栅的情况下，在基板和光栅的平面中的全部两个正交方向上都是周期性的。
根据一个优选实施例，所述光栅结构由具有相同光栅周期（Λ）的两个相继的光栅层（即第一光栅层和第二光栅层）构成。每一个光栅层在单一光栅周期内包含具有不同折射率的两个区块，也就是说所述光栅层是所谓的二进制光栅。所述光栅层被对准，从而使得第一光栅层的具有较高折射率的区块与第二光栅层的具有较低折射率的区块至少部分地对准，并且反之亦然。与相应的单层光栅相比，这种类型的两层光栅结构衍射小得多的数量的到达非零奇数透射级的光。当所述两个光栅层被设计成使得从第一光栅层散射的光与从第二光栅层散射的光在非零奇数透射级的方向上发生相消干涉时就会发生这种情况。当相位差大于90并且小于270度时，在相同方向上传播的两个波之间会发生相消干涉，并且相消干涉在180度相位差的情况下是最强的。
利用两个二进制光栅可以方便地获得从两个光栅层散射的场之间的相消相移。如果具有1/2占空比（也就是说光栅周期内的较高和较低折射率区块在光栅的周期性方向上的宽度相等）的两个二进制光栅在其他方面完全相同，除了仅较高和较低折射率区块的位置在第二光栅中被颠倒，则第二光栅所产生的奇数反射和透射级的相位与第一光栅所产生的相应级的相位相差180度。因此，如果光栅无限薄并且其中一个被放置在另一个之上，则由于所述180度相位差，由两个光栅层产生到奇数透射（反射）级的方向上的透射（反射）场将发生相消干涉。在实践中，光栅层不是无限薄，并且因此容易失去奇数级的方向上的反射场之间的180度相位差，并且发生相长干涉。发生这种情况是因为入射场直接从第一光栅层散射，而在第二光栅层的情况下，入射场首先穿过第一光栅层，随后所述场从第二光栅层散射，并且接下来经过散射的场传播经过第一光栅层并且最后与直接从第一光栅层散射的场发生干涉。对于奇数透射级，180度的相位差被更好地保持，这是因为从第一光栅层散射的场需要行经第二光栅层，而对于第二光栅层，入射场在他从第二光栅层散射之前行经第一光栅层。因此，对于所呈现的两层光栅结构，有可能把奇数透射级的衍射效率降低到使得在所述结构仍然将大量的光反射到奇数和偶数反射级中时利用人眼在透射光中不能观察到彩虹效应的低水平。所述结构的一个清楚的优点在于，当适当地设计光栅结构时，可以在所有可见波长处获得奇数透射级的低衍射效率。
所呈现的光栅结构不可以降低偶数透射级的衍射效率。但是这通常不是问题，因为在许多应用中光栅周期如此小，从而使得除了0和+/-1级之外的其他级的衍射效率为零或者极低。
本发明具有如下另外的优点：所述两层光栅结构可以被设计成使得第零透射级的衍射效率在可见波长中几乎是独立于波长的，并且因此当光透射穿过光栅结构时不会引发颜色平衡的显著改变，并且此外，也不会有视觉上可观察到的图像模糊。由于他基于衍射光学器件并且可以利用已经确立的技术来制造，因此所提出的结构生产起来也相对便宜。
通过适当地选择第一和第二光栅层的周期、层厚度和折射率，可以使得光栅将可见光衍射到非零反射级中，而没有去到非零透射级的任何显著衍射。其结果是，在可见光波长处实际上将不会看到由透射光所导致的彩虹效应。
根据一个实施例，第二光栅层的至少一个并且优选的是全部两个折射率与第一光栅层中相同。
根据一个实施例，第一和第二光栅层的厚度相等。至少当所述光栅层的内部结构（尺寸和折射率）相似时，这提供了对于非零透射衍射级以及因此对于彩虹效应的最大抑制。
或者，第一和第二光栅层在其材料属性方面不完全相同，并且具有不同的厚度。这在对于可用材料的选择受到限制并且无法使得光栅层完全相同的情况下是有益的。所述厚度仍然可以被用来优化对于彩虹效应的抑制。
根据一个实施例，第一光栅层的具有较高折射率的区块与第二光栅层的具有较低折射率的区块完全对准，并且反之亦然。具体来说，第二光栅层可以具有与第一光栅层类似的内部结构，但是在光栅的周期性方向上被侧向偏移半个光栅周期，以便提供完美的对准。
根据一个实施例，第一和/或第二光栅层中的至少一些区块包括与基板相同的材料或者与基板具有几乎相同的折射率的材料。基板可以包括微细加工部分，光栅层可以被制造在所述微细加工部分之上。制造技术的一些实例在实施例的详细描述中给出。
根据一个实施例，所述光栅被提供在基板的表面上，并且在光栅的另一侧包括涂覆层，其中第一和/或第二光栅层中的至少一些区块包括与所述涂覆层相同的材料。
根据一个实施例，第二光栅层的至少一个并且优选地是全部两个折射率与第一光栅层中相同。如果折射率之一相同，则可以利用定义折射率的仅仅三种不同材料来制作整个光栅。如果全部两个折射率都相同，则可以利用定义折射率的仅仅两种不同材料来制作整个光栅。否则，需要定义折射率的四种不同材料。所有这些变型都可以被用于减少彩虹效应。因此，光栅的材料配置可以取决于器件的其他要求。
在典型的配置中，全部两个光栅层表现出处于300和1500nm之间的相同周期，并且第一和第二光栅层的层厚度处于5和和200nm之间。第一和第二光栅层当中的每一个光栅层中的较低折射率通常处于1.3和1.7之间，并且第一和第二光栅层当中的每一个光栅层中的较高折射率处于1.5和2.2之间。所述光栅层还可以包含金属（比如铝、金和银）、或者导电氧化物（比如氧化铟锡（ITO））、或者导电透明聚合物（比如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)（PEDOT）和聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)（PEDOT:PSS））。
正如前面所讨论的那样，本发明的光栅可以充当输出耦合光栅，其适于将导向到所述输出耦合光栅的光从光导基板衍射到所述基板外部，同时保持基板的透明性。因此，所述光栅和基板充当针对光学显示器器件的组合器元件。为了在基板内部引导光并且进一步把光引导到输出耦合光栅，这样的器件通常还包括设置在基板的不同部分上的输入耦合光栅。此外，可以提供光源或投影器以用于将光导向到输入耦合光栅。从而提供全功能平视显示器（HUD）、近眼显示器（NED）或出瞳扩展器（EPE）或者其一部分。
除了前面所表明的应用之外，本发明的光学器件还可以被使用在建筑工业、照明设备或视觉辅助装置（比如眼睛佩戴装置，比如眼镜、太阳镜和运动眼镜）的元件中以用于装饰、安全或其他目的。举例来说，有可能制造具有在建筑物外部可见但是在建筑物内部不可见的彩虹效应的玻璃嵌板。说起另一个实例，有可能在眼睛佩戴装置上制作防伪或真实性标记，从而使得所述标记在所述眼睛佩戴装置的外部可见，但是不会干扰其正常使用。
本发明的组合器元件可以特别出现在航空工业显示器器件、汽车工业显示器器件、游戏显示器器件或增强现实显示器器件或者受引导手术或组装显示器器件中。
接下来参照附图更加详细地描述本发明的实施例，首先给出所使用的一些定义。
除非另行表明，否则在后面的描述、实例和附图中适用以下定义：
通过傅里叶模态方法（其也被称作严格耦合波分析）来计算衍射效率作为TE和TM偏振的平均值，从而对应于光栅遭受非偏振光的情况。
除非另行表明，否则在所有的实例中，光栅的周期都是450nm，并且光栅受到法向入射平面波的照射。附图不一定是按比例绘制的。
术语“透明”（例如材料层）指的是这样的结构，其在可见波长范围450-650nm中的透射率是至少50%。
附图说明
图1示出了根据本发明的光栅结构的总体表示。
图2示出了根据一个实施例的光栅结构。
图3a示出了根据另一个实施例的光栅结构。
图3b示出了针对具有示例性尺寸和折射率的根据图3a的双层光栅结构的作为自由空间波长的函数的第一反射（R+1）和透射（T+1）级的所计算的衍射效率。
图3c示出了针对单层光栅结构的作为自由空间波长的函数的第一反射（R+1）和透射（T+1）级的所计算的衍射效率，所述单层光栅结构在其他方面与图3b中建模的结构完全相同，除了其包含仅仅一个光栅层。
图4a示出了根据另一个实施例的光栅结构。
图4b示出了针对具有示例性尺寸和折射率的根据图4a的结构的作为自由空间波长的函数的第一反射（R+1）和透射（T+1）级的所计算的衍射效率。
图5a示出了根据另一个实施例的利用金属电镀实现的光栅结构。
图5b示出了针对具有示例性尺寸和折射率的根据图5a的结构的作为自由空间波长的函数的第一反射（R+1）和透射（T+1）级的所计算的衍射效率。
图5c示出了针对图5b中建模的结构的作为自由空间波长的函数的第零透射级（T0）的所计算的衍射效率。
图5d示出了针对在其他方面与图5b中建模的结构完全相同除了仅仅包含单一光栅层的结构的作为自由空间波长的函数的第一反射（R+1）和透射（T+1）级的所计算的衍射效率。
图6示出了根据本发明的双重周期性光栅结构的总体表示。
具体实施方式
图1图示了根据本发明的两层光栅的总体结构。所述光栅包括第一光栅层11和第二光栅层12。全部两个光栅层具有相同的光栅周期（Λ）并且是二进制的。第一光栅层由周期性模式的交替材料区块11A和11B构成，交替材料区块11A和11B分别具有不同折射率n11和n12。同样地，第二光栅层由周期性模式的交替材料区块12A和12B构成，交替材料区块12A和12B分别具有不同折射率n21和n22。在所述两层光栅的第一侧提供具有折射率n1的第一光学透明材料层10，并且在光栅的第二侧提供具有折射率n2的第二光学透明材料层13。处于光栅的一侧或全部两侧的层10、13还可以包括空气（或真空）层，即没有任何固体材料。
在图2中示出了简化的并且实际上更加可行的结构。与图1中相同，所述结构包括第一光栅层21和第二光栅层22。此外，第一光栅层由周期性模式的交替材料区块21A和21B构成，交替材料区块21A和21B分别具有不同折射率n11和n1。同样地，第二光栅层由周期性模式的交替材料区块22A和22B的构成，交替材料区块22A和22B分别具有不同折射率n21和n2。与图1的实质差异在于，处于光栅层21、22的每一侧的材料层20、23分别从光栅区块21A和22A无缝地继续。
在图3a中示出了再更加简化的结构。与图1和2中相同，所述结构包括第一光栅层31和第二光栅层32。所述光栅层由周期性模式的交替材料区块31A、31B；32A、32B构成，交替材料区块31A、31B；32A、32B分别具有（在每一层内的）不同折射率n、n1；n、n2。同样地，在该实施例中，处于光栅层31、32的每一侧的材料层30、33分别从光栅区块31A和32A无缝地继续。在这种配置中，每一个光栅层31、32的一个区块31B、32B处的材料是相同的，并且因此区块31B、32B具有相同的折射率n。
不排除材料区块31A和32A也将由相同的材料制成，也就是说n1=n2，从而将仅需要两种不同材料来制作所提出的结构。这一点对于这里所描述的其他结构同样成立。参照图1，根据一个实施例，第一光栅层的n11区块（n12区块）与第二光栅层的n21区块（n22区块）具有相同的折射率。该实施例在各个光栅层具有相等的厚度时提供对于奇数透射衍射级的最优抑制。如果n11≠n21或者n12≠n22，则对于具有不相等厚度的光栅层可以获得最优抑制。
图3b示出了针对具有以下参数的根据图3a的结构的作为自由空间波长（λ0）的函数的第一透射（T+1）和第一反射（R+1）级的衍射效率：n1=n2=1.7，n=1.3，h1=h2=50nm，以及Λ=450nm。所述结构受法向入射的平面波照射。图3c示出了针对在其他方面与图3b中建模的结构完全相同除了包含仅仅一个光栅层的结构的相同结果。显而易见，T+1在图3b中比图3c中弱很多。在本专利申请中呈现的所有建模结果是利用傅里叶模态方法（其也被称作严格耦合波分析）获得的，所述傅里叶模态方法利用正确的傅里叶因式分解规则以便对于金属光栅结构也获得良好的收敛。
图4a示出了经过修改的光栅结构，其中交替材料区块41B、42B在光栅的法向方向上彼此重叠。因此，存在折射率n处于实际的光栅层41、42之间的统一材料层。同样地，在该实施例中，处于光栅层41、42的每一侧的分别具有折射率n1和n2的材料层40、43分别从光栅区块41A和42A无缝地继续。
图4b示出了针对具有以下参数的根据图4a的结构的作为自由空间波长（λ0）的函数的第一透射（T+1）和第一反射（R+1）级的衍射效率：n1=n2=1.7，n=1.3，h1=50nm，h2=80nm，以及Λ=450nm。所述结构受法向入射的平面波照射。与图3b相比，50nm厚的光栅层之间的30nm厚的均匀电介质层增强了R+1。此外，T+1略微增大，但是其仍然显著低于图3c中的情况。
图5a示出了再另一个实施例。在该实施例中，所期望的双光栅由提供有突脊51A并且具有金属（比如金或银）或者某种高折射率材料（比如氧化铟锡ITO）的薄层54B的基板50形成，所述薄层54B被提供在每一个沟槽52A的底部并且被提供在形成在沟槽52A之间的每一处突脊51A上。在所述结构的第二侧提供形状相反的层53、52A。
图5b示出了针对具有以下参数的根据图5a的结构的作为自由空间波长（λ0）的函数的第一透射（T+1）和第一反射（R+1）级的衍射效率：n1=n2=1.5，n=银的取决于波长的折射率（CRC handbook of Chemistry and Physics（CRC化学和物理手册），第83版），t=50nm，以及Λ=450nm。所述银区块为10nm厚，并且所述结构受法向入射的平面波照射。图5b示出了针对相同结构的第零透射级的衍射效率。平均光谱第零级透射率超过60%。图5c示出了针对仅包含单一银光栅层的结构（与图5b中建模的结构中一样，n1=n2，所述结构可以被视为由通过一个均匀电介质层分开的两个金属光栅层构成）的相同结果。通过比较图5b和5c，可以明显看出，与单层结构相比，两层光栅结构衍射到第一透射级中的光要少得多。
至此所呈现的实施例仅仅在一个方向上是周期性的。所有呈现的实施例还可以被实施成双重周期性（也被称作双周期性）结构。在图6中示出了图3a的结构的双重周期性形式。应当提到的是，在图6中仅仅图示了双重周期性光栅的一个单元格。所述光栅由两个光栅层构成。每一个光栅层的单元格包含具有相等长度、宽度和深度的四个矩形区块。每一层由具有不同折射率的两种材料构成。每一个光栅层的单元格中的矩形材料区块被设置成棋盘图案。所述光栅层被对准，从而使得具有较高折射率的第一光栅层的区块与具有较低折射率的第二光栅层的区块对准，并且反之亦然。
在所有前面的内容中，全部两个光栅层中的突脊和沟槽区段优选地具有相等的宽度。在所有前面的实例中，光栅层的交替区块被示出为在光栅的侧向方向上彼此完全对准，从而提供最优的性能。但是当所述区块被部分地对准时，例如如果存在与最优情况的位移小于光栅周期的四分之一，则所述结构也预期会工作。
所述两个光栅层可以被直接叠加或者分开一定距离，所述距离通常小于突脊和沟槽的宽度。
图2、3a、4a和5a的结构都可以通过以下步骤来制造：
a）提供具有折射率n1的光学透明底部基板；
b）在底部基板上制造一系列沟槽和突脊；
c）将具有折射率n11或n的光学透明材料的第一区块沉积到沟槽中，从而完成第一光栅层；
d）在突脊上沉积具有折射率n21或n的光学透明材料的第二区块；
e）在各个第二区块之间并且可选地还在第二区块之上作为均匀涂覆层沉积具有折射率n2（其可以但是不一定等于n1）的光学透明材料。
在图3的结构的情况下，可以通过单次沉积实现制造步骤（c）和（d）。也就是说，当由具有折射率n的材料填充第一光栅的沟槽时，第二光栅层的突脊区块同时形成。
可以利用任何已知的微细加工技术来为基板提供沟槽和突脊，比如机械雕刻、（热）压印、激光（电子束）加工、蚀刻或者纳米压印之类的材料沉积技术。
优选地利用印刷方法（比如凹版印刷、反向凹版印刷、柔版印刷和丝网印刷）、涂覆方法、喷涂方法或者众所周知的薄膜沉积方法（比如热蒸发、溅射以及原子层沉积）来进行具有不同于基板和顶层的折射率的光栅层的材料区块的沉积。
可以通过适当的涂覆、喷涂或印刷方法来提供顶层。
基板和顶层材料例如可以包括玻璃、聚苯乙烯（PS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PTE）、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、聚碳酸酯、醋酸纤维素、聚乙烯吡咯烷酮或者乙基纤维素。
替换的材料区块例如可以包括像Nafion®之类的硫化含氟聚合物。
所述材料和折射率还可以互换。
在图5a的情况下，可以利用例如蒸气沉积方法来沉积含金属层，蒸气沉积方法比如是化学气相沉积（CVD）、原子层沉积（ALD）或者其任意修改。所述含金属层的厚度例如可以是1-50nm，优选地是5-20nm。

Claims (22)

1.一种光学器件，其包括：
-透明基板；
-处在基板上或者处在基板内的光栅，所述光栅包括第一透明光栅层，第一透明光栅层还包括具有不同折射率的周期性地交替的区块，
其特征在于，所述光栅还包括第二透明光栅层，第二透明光栅层位于第一光栅层上并且也包括具有不同折射率的周期性地交替的区块，从而使得第一光栅层的具有较高折射率的区块与第二光栅层的具有较低折射率的区块至少部分地对准并且反之亦然，第二光栅层减少了衍射到非零透射级的光的数量。
2.根据权利要求1的光学器件，其特征在于，第一和第二光栅层的周期、层厚度和折射率适于在450-650nm的波长范围上使得透射级，特别是第一透射级的衍射效率低于反射级，特别是第一反射级的衍射效率。
3.根据权利要求1或2的光学器件，其特征在于，在450-650nm的波长范围上，第一透射级的衍射效率不超过0.4%，并且第一反射级的衍射效率是至少3%。
4.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，第一和第二光栅层具有相同的光栅周期，并且分别包括在单一光栅周期的情况下具有不同折射率的两种类型的区块。
5.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，第一和第二光栅层的厚度相等。
6.根据权利要求1-4当中的任一项的光学器件，其特征在于，第一和第二光栅层在他们的材料属性方面不完全相同并且具有不同的厚度。
7.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，第二光栅层的至少一个并且优选的是全部两个折射率与第一光栅层中相同。
8.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，第一和第二光栅层在相同的一个或多个方向上是周期性的。
9.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，第一光栅层的具有较高折射率的区块与第二光栅层的具有较低折射率的区块完全对准，并且反之亦然。
10.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，第二光栅层具有与第一光栅层类似的内部结构，但是在光栅的周期性方向上侧向偏移半个光栅周期。
11.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，第一和第二光栅层通过均匀电介质层分开。
12.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，所述光栅层包含例如银、金和铝之类的金属，或者例如氧化铟锡之类的导电氧化物。
13.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，第一和/或第二光栅层中的至少一些区块包括与基板相同的材料或者与基板具有几乎相同的折射率的材料。
14.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，所述光栅被提供在基板的表面上，并且在光栅的另一侧包括涂覆层，其中第一和/或第二光栅层中的至少一些区块包括与所述涂覆层相同的材料。
15.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，第一和第二光栅层的周期处于300nm和1500nm之间，并且第一和第二光栅层的层厚度处于5nm和200nm之间。
16.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，第一和第二光栅层当中的每一个光栅层中的较低折射率处于1.3和1.7之间，并且第一和第二光栅层当中的每一个光栅层中的较高折射率处于1.5和2.2之间。
17.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，所述光栅是输出耦合光栅，其适于衍射从基板导向到所述输出耦合光栅的光，所述输出耦合光栅位于所述基板的表面上。
18.根据权利要求17的光学器件，其特征在于，所述器件还包括输入耦合光栅，其适于把来自基板外部的光衍射到基板中并且进一步朝向输出耦合光栅衍射，从而使得光通过全内反射在光导基板中传播。
19.根据权利要求18的光学器件，其特征在于，所述光学器件包括能够照射基板表面上的输入耦合光栅的光投影器。
20.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，所述两层光栅结构是双重周期性的。
21.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，所述器件是平视显示器（HUD）、近眼显示器（NED）、出瞳扩展器（EPE）或者其一部分。
22.根据任一项在前权利要求的光学器件，其特征在于，所述器件是使用在建筑工业、照明设备或者例如眼睛佩戴装置之类的视觉辅助装置中的透明元件。
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