CN113835145B - 一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导 - Google Patents

一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导。该制作装置包括光源、分光单元、第一反射单元、第一光阑、第二反射单元、第二光阑、棱镜和全息干板；光源的光线经分光单元后形成第一光束和第二光束；第一光束经第一反射单元反射，并经第一光阑形成第一子光束和第二子光束，照射在全息干板；第二光束经第二反射单元反射，并经第二光阑形成第三子光束和第四子光束；第三子光束经棱镜透射后、与第一子光束形成干涉条纹对全息干板的第一区域进行曝光，第四子光束经棱镜反射后、与第二子光束形成干涉条纹对全息干板的第二区域进行曝光，形成全息光栅，该制作装置能同时曝光两个区域，制作全息光栅的效率高。

Description

一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导
技术领域
本发明实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导。
背景技术
增强现实是将虚拟信息和真实世界相融合的技术，其中近眼显示设备是增强现实技术中的关键环节。近眼显示设备可以让用户同时看到真实世界和计算机构建的虚拟图像，其中，人眼与所看到的虚拟图像构成的锥形范围叫做视场角，人眼能看全虚拟图像时与显示设备的距离称为出瞳距离，人眼在一定的出瞳距离下能看全虚拟图像时人眼可以晃动的范围叫做眼动范围。如何在显著提升视场角和眼动范围的同时缩小光机体积是增强现实面临的一大挑战。
目前常见的能做到小光机体积并实现大视场角和大眼动范围的光波导方案有三种。第一种是阵列光波导，但该方案采用玻璃冷加工工艺，工艺难度高、成本高且良率低。第二种是采用浮雕光栅波导，但该方案需要昂贵的光栅刻蚀及纳米压印等仪器，成本高昂。第三种是采用二维全息光栅光波导，波导上的耦入区域和耦出区域是全息材料经过两束相干光源曝光后形成的，成本低，然而，现有的制作全息光栅的装置在曝光过程中，一次只能曝光一个区域，例如先曝光制作耦入区域，然后再曝光制作耦出区域，无法同时曝光耦入区域和耦出，制作效率低。
发明内容
本发明实施例提供一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导，该制作装置能同时曝光两个区域，制作全息光栅的效率高、成本低且良率高，制成的全息光栅应用于二维全息光栅光波导中，可以实现显著提升视场角和眼动范围的同时缩小光机体积。
第一方面，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种全息光栅的制作装置，包括：光源、分光单元、第一反射单元、第一光阑、第二反射单元、第二光阑、棱镜和全息干板；所述分光单元设于所述光源的出光方向上，所述分光单元用于将所述光源的光线分成沿第一方向传播的第一光束、以及沿第二方向传播的第二光束；所述第一反射单元设于所述第一方向上，所述第一光阑、所述全息干板的第一面依次设于所述第一反射单元的反射方向上，所述第一光阑用于将所述第一光束分成第一子光束和第二子光束；所述第二反射单元设于所述第二方向上，所述第二光阑、所述棱镜的入射面依次设于所述第二反射单元的反射方向上，所述第二光阑用于将所述第二光束分成第三子光束和第四子光束，所述棱镜用于接收所述第三子光束、并将所述第三子光束直接透射至所述棱镜的出射面，以及，用于接收所述第四子光束、并通过所述棱镜的反射面反射后输出至所述棱镜的出射面；所述全息干板的第二面邻近所述棱镜的出射面设置，所述全息干板用于被所述第一子光束和所述第四子光束在第一区域形成的干涉条纹曝光，以及，用于被所述第二子光束和所述第三子光束在第二区域形成的干涉条纹曝光，形成全息光栅。
在一些实施例中，所述光源包括至少一个激光器以及合束器；每一所述激光器设于所述合束器的每一输入端，所述分光单元设于所述合束器的输出端。
在一些实施例中，所述至少一个激光器包括红光激光器、绿光激光器和蓝光激光器，所述合束器为合束棱镜；所述合束棱镜具有第一入射面、第二入射面、第三入射面和出射面，所述红光激光器设于所述合束棱镜的第一入射面，所述绿光激光器设于所述合束棱镜的第二入射面，所述蓝光激光器设于所述合束棱镜的第三入射面，所述分光单元设于所述合束棱镜的出射面。
在一些实施例中，所述制作装置还包括偏振分光棱镜；所述光源设于所述偏振分光棱镜的入射面，所述分光单元设于所述偏振分光棱镜的出射面，所述偏振分光棱镜用于使所述光线以第一偏振态的形式出射。
在一些实施例中，所述制作装置还包括空间滤波器和准直单元；所述空间滤波器和所述准直单元依次设于所述光源和所述分光单元之间，所述空间滤波器用于将所述光线发散，所述准直单元用于准直所述光线。
在一些实施例中，所述分光单元为分光镜.
在一些实施例中，所述第一反射单元为第一反射镜，所述第二反射单元为第二反射镜。
在一些实施例中，所述全息干板可沿所述全息干板所在平面绕所述第二区域的中心旋转。
第二方面，本发明实施例提供一种全息光栅，所述全息光栅由上述第一方面任意一项所述的制作装置制作得到，所述全息光栅包括第一区域设置的光栅结构和第二区域设置的光栅结构；所述第二区域设置的光栅结构包括沿第一方向周期设置的折射率调制结构、和沿第二方向周期设置的折射率调制结构，所述第一方向和所述第二方向互相垂直；或者，所述第二区域设置的光栅结构包括沿至少三个方向周期设置的折射率调制结构。通过上述第一方面任意一项所述的制作装置对全息干板曝光一次后，对全息干板进行旋转再进行至少一次曝光后可得到上述的全息光栅。
在一些实施例中，所述第二区域设置的光栅结构包括沿第三方向周期设置的折射率调制结构、沿第四方向周期设置的折射率调制结构、以及沿第五方向周期设置的折射率调制结构，所述第三方向、所述第四方向和所述第五方向之间互为60°。
第三方面，本发明实施例提供一种二维全息光栅光波导，包括波导基底、以及、如第二方面所述的全息光栅；所述全息光栅设于所述波导基底上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导。该制作装置包括光源、分光单元、第一反射单元、第一光阑、第二反射单元、第二光阑、棱镜和全息干板；光源的光线经分光单元后形成第一光束和第二光束；第一光束经第一反射单元反射，并经第一光阑形成第一子光束和第二子光束，照射在全息干板；第二光束经第二反射单元反射，并经第二光阑形成第三子光束和第四子光束；第三子光束经棱镜透射后、与第一子光束形成干涉条纹对全息干板的第一区域进行曝光，第四子光束经棱镜反射后、与第二子光束形成干涉条纹对全息干板的第二区域进行曝光，形成全息光栅，该制作装置能同时曝光两个区域，制作全息光栅的效率高、成本低且良率高，制成的全息光栅应用于二维全息光栅光波导中，可以实现显著提升视场角和眼动范围的同时缩小光机体积。
附图说明
一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供的一种全息光栅的制作装置示意图；
图2是本发明实施例提供的一种全息光栅的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种全息光栅曝光时的光线矢量示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种全息光栅的制作装置示意图；
图5是本发明实施例提供的一种全息光栅的干涉条纹示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种全息光栅的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的再一种全息光栅的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种二维全息光栅光波导的结构示意图；
图9是图6的一种光路示意图；
图10是图7的一种光路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
本发明实施例提供一种全息光栅的制作装置，请参阅图1，该制作装置包括：光源10、分光单元20、第一反射单元31、第一光阑41、第二反射单元32、第二光阑42、棱镜50和全息干板60。
其中，分光单元20设于光源10的出光方向上，分光单元20用于将光源10的光线分成沿第一方向传播的第一光束M、以及沿第二方向传播的第二光束N；第一反射单元31设于第一方向上，第一光阑41、全息干板60的第一面依次设于第一反射单元31的反射方向上，第一光阑41用于将第一光束M分成第一子光束M1和第二子光束M2；第二反射单元32设于第二方向上，第二光阑42、棱镜50的入射面依次设于第二反射单元32的反射方向上，第二光阑42用于将第二光束N分成第三子光束N1和第四子光束N2，棱镜50用于接收第三子光束N1、并将第三子光束N1直接透射至棱镜50的出射面，以及，用于接收第四子光束N2、并通过棱镜50的反射面反射后输出至棱镜50的出射面；全息干板60的第二面邻近棱镜50的出射面设置，全息干板60用于被第一子光束M1和第四子光束N2在第一区域形成的干涉条纹曝光，以及，用于被第二子光束M2和第三子光束N1在第二区域形成的干涉条纹曝光，形成全息光栅。
在该制作装置中，首先，光源10的光线经分光单元20分光，形成第一光束M和第二光束N；接着，第一光束M沿第一方向传播至第一反射单元31后，被反射至第一光阑41后，形成第一子光束M1和第二子光束M2，并照射在全息干板60上；此时，第二光束N沿第二方向传播至第二反射单元32后，被反射至第二光阑42，形成第三子光束N1和第四子光束N2，然后，第三子光束N1经棱镜50透射后照射在全息干板60，第四子光束N2经棱镜50反射后照射在全息干板60；最后，第一子光束M1和第三子光束N1在全息干板60的第一区域上形成干涉条纹、对全息干板60的第一区域进行曝光，第二子光束M2和第四子光束N2在全息干板60的第二区域上形成干涉条纹、对全息干板60的第二区域进行曝光，从而制得全息光栅。
该制作装置通过第一光阑41、第二光阑42和棱镜50的配合作用下，可在全息干板60的不同区域上同时记录不同光束的干涉条纹。如图2所示，在全息光栅的第一区域61上记录有第一子光束M1和第三子光束N1一次曝光形成的干涉条纹，在全息光栅的第二区域62上记录有第二子光束M2和第四子光束N2一次曝光形成的干涉条纹，可见该制作装置在全息干板上同时曝光两个区域，使全息光栅具有两个区域的光栅结构，制作效率高、成本低且良率高，制成的全息光栅应用于二维全息光栅光波导中，可以实现显著提升视场角和眼动范围的同时缩小光机体积。并且，该制作装置能制成反射式全息光栅，相比于透射式全息光栅，反射式全息光栅衍射效率更高且角度带宽更大。
另外，该制作装置制成的反射式全息光栅曝光遵循K矢量运算法则。请参阅图3，K1代表从空气入射到全息材料上的波矢，K2代表从波导内入射到全息材料上的波矢。设波导折射率和全息材料折射率均为n，光波长为λ，干涉曝光所形成的光栅周期为D，光栅条纹间隔周期为Λ，条纹倾角为ζ，光栅矢量K与光栅条纹垂直，则两束曝光光束的波矢K1和K2的模为2πn/λ，光栅矢量K的模为2πn/Λ，三者构成闭合矢量三角形，满足K＝K1-K2，那么，后续应用时，当入射光满足该全息光栅的布拉格条件时具有最高的衍射效率。
具体的，全息干板60上设置有全息材料，例如：银盐材料、重铬酸盐明胶、光折变材料、光致聚合物或者是光致各向异性材料，其可用于感光并记录干涉条纹。
在其中一些实施例中，第一光阑41上设有第一通孔和第二通孔，第二光阑42上设有第三通孔和第四通孔。实际应用中，可以结合第一光阑41、第二光阑42、棱镜50和全息干板60之间的位置对各光阑的通孔大小进行设计，以使第一子光束M1和第三子光束N1完全对应地照射在全息干板60的第一区域，以及使第二子光束M2和第四子光束N2完全对应地照射在全息干板60的第二区域。
在其中一些实施例中，光源包括至少一个激光器以及合束器；其中，每一个激光器设于合束器的每一输入端，分光单元设于所述合束器的输出端。
具体的，在其中一些实施例中，请参阅图4，至少一个激光器包括红光激光器11、蓝光激光器12和绿光激光器13，合束器为合束棱镜14。其中，合束棱镜14具有第一入射面、第二入射面、第三入射面和出射面，红光激光器11设于合束棱镜14的第一入射面，绿光激光器13设于合束棱镜14的第二入射面，蓝光激光器12设于合束棱镜14的第三入射面，分光单元20设于合束棱镜14的出射面。
具体的，合束棱镜14为X棱镜，由四个直角棱镜胶合而成，X棱镜的对角面上分别有相互正交的第一分色膜和第二分色膜，其中，第一分色膜是反射红光、透射绿光和蓝光的分色膜，第二分色膜是反射蓝光、透射红光和绿光的分色膜。这样，请参阅图4，该合束棱镜14可将红光激光器11发射的红光、绿光激光器13发射的绿光以及蓝光激光器12发射的蓝光合为一束激光输出，在实际应用中，激光器的排布和合束棱镜14的结构可根据实际需要进行设置，合束器也可以为其他合适的光谱合束器件，在此不需拘泥于本实施例中的限定。
在该制作装置中，采用红光、绿光和蓝光同时曝光，那么形成的全息光栅上会形成三种分别对应不同波长的全息干涉条纹，如图5所示，分别为红光形成的全息干涉条纹R、绿光形成的干涉条纹G、以及蓝光形成的干涉条纹B，其相应的条纹周期分别为ΛR、ΛG和ΛB。并且三种光栅条纹对应的光栅矢量方向相同，即具有相同的条纹倾角。这样，当入射光为红绿蓝光源时，不同波长匹配不同的布拉格条件均发生衍射，从而可以实现全彩显示。
在其中一些实施例中，请参阅图4，制作装置还包括偏振分光棱镜70。其中，光源10设于偏振分光棱镜70的入射面，分光单元20设于偏振分光棱镜70的出射面，偏振分光棱镜70用于将光源10的光线以第一偏振态的形式出射。
在一些实施例中，请继续参阅图4，该偏振分光棱镜70的入射面和出射面相邻设置，那么，当光源10的光线经过偏振分光棱镜70的入射面入射后，S偏振态的光线将经过偏振分光棱镜70的出射面出射，而P偏振态的光线将经过偏振分光棱镜70透射，那么，后续用于曝光的光线只有S偏振态的光线，这样能够过滤光线。
在其中一些实施例中，请参阅图4，制作装置还包括空间滤波器81和准直单元82。其中，空间滤波器81和准直单元82依次设于光源10和分光单元20之间，空间滤波器81用于将光线发散，准直单元82用于准直光线。在该制作装置中，通过空间滤波器81对光线进行发散后，再用准直单元82对光线进行准直，保证光束的准直性。
在其中一些实施例中，分光单元为分光镜。分光镜是一种镀膜玻璃，通过在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜，当一束光投射到镀膜玻璃上后，通过反射和折射，光束就被分为两束光。分光镜用于将入射光束分成具有一定光强比的透射与反射两束光。实际应用中，可以选用固定分束比分光镜和可变分束比分光镜，在此不做限定。
在其中一些实施例中，第一反射单元为第一反射镜，第二反射单元为第二反射镜。实际应用中，分光单元可以为其他一切合适的分光器件，第一反射单元和第二反射单元包括的反射镜的数量可根据自由设置，在此不做限定。
在其中一些实施例中，棱镜为直角棱镜。实际应用中，棱镜可以为其他一切合适的棱镜结构，在此不做限定。
在其中一些实施例中，所述全息干板可沿全息干板所在平面绕着第二区域的中心旋转。其中，在图1或图4中，全息干板60所在平面垂直纸面。在曝光过程中，通过旋转全息干板，可制成全息光栅。
具体的，当第一次曝光之后在第一光阑和全息干板之间设置第一遮光板，该第一遮光板用于遮挡第一子光束，在第二光阑和棱镜的入射面之间设置第二遮光板，该第二遮光板用于遮挡第四子光束。
然后，将全息干板沿全息干板所在平面绕着第二区域的中心进行旋转90°，单独对第二区域进行第二次曝光，可以在全息光栅的第二区域上形成两个互相垂直的周期性折射率调制结构，如图6所示，在第二区域62上具有沿第一方向L1周期设置的折射率调制结构621、和沿第二方向L2周期设置的折射率调制结构622，第一方向L1和第二方向L2互相垂直。
或者，在设置好遮光板后，分别将全息干板顺时针和逆时针沿全息干板所在平面绕着第二区域的中心旋转60°，对第二区域曝光，这样，在全息光栅的第二区域上形成三个互相构成60°的周期性折射率调制结构，如图7所示，在第二区域62上具有沿第三方向L3周期设置的折射率调制结构、沿第四方向L4周期设置的折射率调制结构、以及沿第五方向L5周期设置的折射率调制结构，第三方向L3、第四方向L4和第五方向L5之间的夹角θ互为60°。可见，通过旋转全息干板，可制成全息光栅。
下面结合图4所示的实施例详细阐述本发明实施例提供的全息光栅的制作装置的工作过程。其中，全息干板60的第二面和棱镜50的出射面贴合设置，例如用折射率匹配液等液体材料贴合在一起。
此时，红光激光器11发射的红光通过合束棱镜14的第一入射面到达合束棱镜14、绿光激光器13发射的绿光通过合束棱镜14的第二入射面到达合束棱镜14、以及蓝光激光器12发射的蓝光通过合束棱镜14的第三入射面到达合束棱镜14；接着，合束棱镜14将红光、蓝光和绿光合为一束激光输出至偏振分光棱镜70，偏振分光棱镜70过滤掉光线中的P偏振态的光分量，然后输出S偏振态的光分量至空间滤波器81；然后，空间滤波器815将光线变为发散光输出至准直透镜，准直透镜将发散光变为大直径平行光；再接着，分光镜将平行光束分成两束能量相等的平行光，分别为第一光束M和第二光束N，其中，第一光束M经第一反射镜反射后通过第一光阑41、形成第一子光束M1和第二子光束M2照射在全息干板60上，第二光束N经第二反射镜反射后通过第二光阑42、形成第三子光束N1和第四子光束N2进入棱镜50，第三子光束N1直接透射至全息干板60上，第四子光束N2通过棱镜50的反射面反射后照射至全息干板60上；最后，第一子光束M1和第三子光束N1在全息干板60的第一区域上形成干涉条纹、对全息干板60的第一区域进行曝光，第二子光束M2和第四子光束N2在全息干板60的第二区域上形成干涉条纹、对全息干板60的第二区域进行曝光，从而制得全息光栅。
在该制作装置中，通过调整第一反射镜角度、第二反射镜角度、第一光阑通孔大小、第二光阑通孔大小、棱镜角度、全息干板放置方式和光阑位置可以制作不同样式的全息光栅，并且该制作装置操作简单，成本低良率高。后续当该全息光栅应用于二维全息光栅光波导时，由于可以在第二区域上制备不同方向的光栅结构，使光线沿不同方向扩展和传播，可以显著提升视场角和眼动范围、并且缩小光机体积。
第二方面，本发明实施例提供一种全息光栅，该全息光栅由上述第一方面任意一项所述的制作装置对全息干板曝光一次后，旋转全息干板后再进行至少一次曝光后制作得到，其中，全息光栅包括第一区域设置的光栅结构和第二区域设置的光栅结构。
其中，请参阅图6，在第二区域62设置的光栅结构包括沿第一方向L1周期设置的折射率调制结构621、和沿第二方向L2周期设置的折射率调制结构622，并且，第一方向L1和第二方向L2互相垂直。或者，在第二区域设置的光栅结构包括沿至少三个方向周期设置的折射率调制结构。
在其中一些实施例中，请参阅图7，在第二区域62设置的光栅结构包括沿第三方向L3周期设置的折射率调制结构623、沿第四方向L4周期设置的折射率调制结构624、以及沿第五方向L5周期设置的折射率调制结构625，第三方向L3、第四方向L4和第五方向L5之间的夹角θ互为60°。
具体的，在第一区域设置的光栅结构为一维光栅结构，其只在一个方向上周期设置有折射率调制结构，通过在第二区域上制备不同方向的光栅结构，使光线沿不同方向扩展和传播，可以显著提升视场角和眼动范围、且缩小光机体积。
第三方面，本发明实施例提供一种二维全息光栅光波导，该二维全息光栅光波导包括波导基底和如上述第二方面所述的全息光栅。其中，全息光栅设于波导基底上。请参阅图8，在该二维全息光栅光波导中，全息光栅的第一区域61设置的光栅结构可以将微投影光机100的光线耦入至波导基底200中，光线在波导基底进行全反射传播，当传播至全息光栅的第二区域62设置的光栅结构时，光线被耦出传播至人眼300。
其中，当全息光栅的第二区域光栅结构采用图6所示的结构时，请结合参阅图6和图9，当全息光栅的第一区域61设置的光栅结构将光线耦入后，遇到第二区域62设置的二维光栅结构时，光线主要朝第一方向L1和第二方向L2衍射光线，并且第二区域62设置的二维光栅结构同时耦出一部分光线进入人眼，从而同时实现光线的二维扩展和耦出。
当全息光栅的第二区域光栅结构采用图7所示的结构时，请结合参阅图7和图10，当全息光栅的第一区域61设置的光栅结构将光线耦入后，遇到第二区域62设置的二维光栅结构时，光线主要朝第三方向L3、第四方向L4和第五方向L5衍射光线，并且第二区域62设置的二维光栅结构同时耦出一部分光线进入人眼，从而同时实现光线的二维扩展和耦出。
可见，当该全息光栅应用于二维全息光栅光波导时，可以让光线沿不同方向进行扩展和传播，可以显著提升视场角和眼动范围，且缩小光机体积。
本发明实施例提供一种全息光栅的制作装置、全息光栅和二维全息光栅光波导。该制作装置包括光源、分光单元、第一反射单元、第一光阑、第二反射单元、第二光阑、棱镜和全息干板；光源的光线经分光单元后形成第一光束和第二光束；第一光束经第一反射单元反射，并经第一光阑形成第一子光束和第二子光束，照射在全息干板；第二光束经第二反射单元反射，并经第二光阑形成第三子光束和第四子光束；第三子光束经棱镜透射后、与第一子光束形成干涉条纹对全息干板的第一区域进行曝光，第四子光束经棱镜反射后、与第二子光束形成干涉条纹对全息干板的第二区域进行曝光，形成全息光栅，该制作装置能同时曝光两个区域，制作全息光栅的效率高、成本低且良率高，制成的全息光栅应用于二维全息光栅光波导中，可以实现显著提升视场角和眼动范围的同时缩小光机体积。
需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种全息光栅的制作装置，其特征在于，包括：光源、分光单元、第一反射单元、第一光阑、第二反射单元、第二光阑、棱镜和全息干板；
所述分光单元设于所述光源的出光方向上，所述分光单元用于将所述光源的光线分成沿第一方向传播的第一光束、以及沿第二方向传播的第二光束；
所述第一反射单元设于所述第一方向上，所述第一光阑、所述全息干板的第一面依次设于所述第一反射单元的反射方向上，所述第一光阑用于将所述第一光束分成第一子光束和第二子光束；
所述第二反射单元设于所述第二方向上，所述第二光阑、所述棱镜的入射面依次设于所述第二反射单元的反射方向上，所述第二光阑用于将所述第二光束分成第三子光束和第四子光束，所述棱镜用于接收所述第三子光束、并将所述第三子光束直接透射至所述棱镜的出射面，以及，用于接收所述第四子光束、并通过所述棱镜的反射面反射后输出至所述棱镜的出射面；
所述全息干板的第二面邻近所述棱镜的出射面设置，所述全息干板用于被所述第一子光束和所述第四子光束在第一区域形成的干涉条纹曝光，以及，用于被所述第二子光束和所述第三子光束在第二区域形成的干涉条纹曝光，形成全息光栅。
2.根据权利要求1所述的制作装置，其特征在于，所述光源包括至少一个激光器以及合束器；
每一所述激光器设于所述合束器的每一输入端，所述分光单元设于所述合束器的输出端。
3.根据权利要求2所述的制作装置，其特征在于，所述至少一个激光器包括红光激光器、绿光激光器和蓝光激光器，所述合束器为合束棱镜；
所述合束棱镜具有第一入射面、第二入射面、第三入射面和出射面，所述红光激光器设于所述合束棱镜的第一入射面，所述绿光激光器设于所述合束棱镜的第二入射面，所述蓝光激光器设于所述合束棱镜的第三入射面，所述分光单元设于所述合束棱镜的出射面。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的制作装置，其特征在于，所述制作装置还包括偏振分光棱镜；
所述光源设于所述偏振分光棱镜的入射面，所述分光单元设于所述偏振分光棱镜的出射面，所述偏振分光棱镜用于使所述光线以第一偏振态的形式出射。
5.根据权利要求1所述的制作装置，其特征在于，所述制作装置还包括空间滤波器和准直单元；
所述空间滤波器和所述准直单元依次设于所述光源和所述分光单元之间，所述空间滤波器用于将所述光线发散，所述准直单元用于准直所述光线。
6.根据权利要求1所述的制作装置，其特征在于，所述分光单元为分光镜。
7.根据权利要求1所述的制作装置，其特征在于，所述第一反射单元为第一反射镜，所述第二反射单元为第二反射镜。
8.根据权利要求1所述的制作装置，其特征在于，所述全息干板可沿所述全息干板所在平面绕所述第二区域的中心旋转。
9.一种全息光栅，其特征在于，所述全息光栅由权利要求1-8任意一项所述的制作装置制作得到，所述全息光栅包括第一区域设置的光栅结构和第二区域设置的光栅结构；
所述第二区域设置的光栅结构包括沿第一方向周期设置的折射率调制结构、和沿第二方向周期设置的折射率调制结构，所述第一方向和所述第二方向互相垂直；
或者，所述第二区域设置的光栅结构包括沿至少三个方向周期设置的折射率调制结构。
10.根据权利要求9所述的全息光栅，其特征在于，所述第二区域设置的光栅结构包括沿第三方向周期设置的折射率调制结构、沿第四方向周期设置的折射率调制结构、以及沿第五方向周期设置的折射率调制结构，所述第三方向、所述第四方向和所述第五方向之间互为60°。
11.一种二维全息光栅光波导，其特征在于，包括波导基底、以及、如权利要求9或10所述的全息光栅；
所述全息光栅设于所述波导基底上。
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Denomination of invention: A fabrication device for holographic gratings, holographic gratings, and two-dimensional holographic grating optical waveguides

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Pledgee: Bank of Shanghai Limited by Share Ltd. Shenzhen branch

Pledgor: Long optoelectronics Co.,Ltd.

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