CN115453679A - 制备耦出光栅的装置及制备耦出光栅的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种制备耦出光栅的装置及制备耦出光栅的方法，制备耦出光栅的装置包括：第一光源、第一可调光阑、第二光源、第二可调光阑、第一棱镜、透明介质层、第二棱镜、第一刻度板以及第二刻度板。第一光线依次经过第一可调光阑、第一棱镜、透明介质层、第二棱镜以及第一刻度板，第二光线依次经过第二可调光阑、第一棱镜、透明介质层、第二棱镜以及第二刻度板。第一可调光阑相对于第一光源的位置可调节以改变光线在第一刻度板上的大小以及出光位置，第二可调光阑相对于第二光源的位置可调节以改变光线在第二刻度板上的大小以及出光位置，该装置降低了光路的复杂性，同时降低了耦出光栅的生产成本。

Description

制备耦出光栅的装置及制备耦出光栅的方法

技术领域

本申请涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种制备耦出光栅的装置及制备耦出光栅的方法。

背景技术

全息光波导需要对耦出光线进行扩瞳，为保证耦出区域的出光均匀性，需要在耦出区域不同位置制备不同衍射效率的耦出光栅。现阶段基本采用空间光调制器（SpatialLight Modulator，SLM）或者掩膜板的方式来制备，采用空间光调制器的方式能够在不同位置处控制曝光量，但是SLM的价格昂贵，提高了制备成本，也增加光路复杂性，而采用掩膜板方式会带来衍射效应，对光栅的制备带来一定影响。

发明内容

本申请实施例提出了一种制备耦出光栅的装置及制备耦出光栅的方法，以解决上述技术问题。

本申请实施例通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本申请提供一种制备耦出光栅的装置，包括：第一光源、第一可调光阑、第二光源、第二可调光阑、第一棱镜、透明介质层、第二棱镜、第一刻度板以及第二刻度板。第一光源用于发出第一光线。第一可调光阑位于所述第一光源的一侧，且位于所述第一光源的出光路径上。第二光源用于发出第二光线。第二可调光阑位于所述第二光源的一侧，且位于所述第二光源的出光路径上。第一棱镜位于所述第一可调光阑远离所述第一光源的一侧，所述第一棱镜用于调整所述第一光线以及所述第二光线的路径。透明介质层位于所述第一棱镜的一侧，用于对所述第一光线以及所述第二光线进行曝光。第二棱镜位于所述透明介质层远离所述第一棱镜的一侧，所述第二棱镜用于调整所述第一光线以及所述第二光线的路径。第一刻度板位于所述第二棱镜远离所述透明介质层的一侧，用于接收所述第一光线。第二刻度板位于所述第二棱镜远离所述透明介质层的一侧，用于接收所述第二光线。其中，所述第一光线依次经过所述第一可调光阑、所述第一棱镜、所述透明介质层、所述第二棱镜以及所述第一刻度板，所述第二光线依次经过所述第二可调光阑、所述第一棱镜、所述透明介质层、所述第二棱镜以及所述第二刻度板。

在一些实施方式中，所述第一棱镜包括：第一表面、第二表面以及第三表面，所述第三表面与所述透明介质层贴合；

所述第一光线由所述第二表面进入所述第一棱镜，由所述第三表面从所述第一棱镜出射，所述第二光线由所述第一表面进入所述第一棱镜，经所述第二表面的反射后，由所述第三表面从所述第一棱镜出射，由第三表面出射的第一光线和第二光线进入所述透明介质层。

在一些实施方式中，所述第二棱镜包括：第四表面、第五表面以及第六表面，所述第五表面与所述透明介质层贴合，所述第四表面与所述第一刻度板相对，所述第六表面与所述第二刻度板相对；

所述第一光线和第二光线经由所述透明介质层出射后由所述第五表面进入所述第二棱镜，所述第一光线由所述第四表面从所述第二棱镜出射，所述第二光线由经所述第四表面的反射后，由所述第六表面从所述第二棱镜出射。

在一些实施方式中，所述透明介质层包括：第一玻璃、液晶聚合物膜以及第二玻璃，所述第一玻璃以及所述第二玻璃分别设置于所述液晶聚合物膜的两侧。

在一些实施方式中，所述第一玻璃、所述液晶聚合物膜以及所述第二玻璃的折射率相同。

在一些实施方式中，所述第一光线垂直于所述第一刻度板出射，所述第二光线垂直于所述第二刻度板出射。

在一些实施方式中，所述第一可调光阑和/或所述第二可调光阑为电动光阑。

在一些实施方式中，所述制备耦出光栅的装置还包括：第一可调衰减装置以及第二可调衰减装置，所述第一可调衰减装置位于所述第一光源以及所述第一可调光阑之间，所述第二可调衰减装置位于所述第二光源以及所述第二可调光阑之间。

在一些实施方式中，所述第一可调衰减装置包括：衰减片、转轮以及马达，所述转轮上设有多个片槽，所述衰减片设置于所述片槽内，所述第一光线经过所述第一可调光阑后，透过所述衰减片，进入所述第一棱镜，所述马达的驱动端与所述转轮连接，用于驱动所述转轮转动。

在一些实施方式中，所述可调衰减装置包括：第一偏光片、液晶面板以及第二偏光片，所述第一偏光片与所述第二偏光片分别设置于所述液晶面板的两侧，且所述第一偏光片与所述第二偏光片正交设置。

在一些实施方式中，所述第一棱镜与所述第二棱镜的结构相同。

第二方面，本申请实施例还提供一种采用上述装置制备耦出光栅的方法，包括：

基于第一刻度板上的数据，调节所述第一可调光阑与所述第一光源之间的位置，在透明介质层上获得第一曝光光栅；

基于第二刻度板上的数据，调节所述第二可调光阑与所述第二光源之间的位置，在透明介质层上获得第二曝光光栅；

基于第一曝光光栅以及第二曝光光栅，获得耦出光栅。

在一些实施方式中，所述调节所述第一可调光阑与所述第一光源之间的位置，在透明介质层上获得第一曝光光栅的步骤，包括：

基于d= d₁ * cos(ψ₁-θ)/cos(θ+arcsin(sin(ψ₁-θ)/n))，调节所述第一光阑以及所述第一光源之间的位置；

其中，n为所述透明介质层的折射率，θ为所述第二表面与所述透明介质层的夹角，ψ₁为所述第一光线的入射角，d为所述第一光线的宽度，d₁为述透明介质层上的光斑宽度。

在一些实施方式中，所述调节所述第二可调光阑与所述第二光源之间的位置，在透明介质层上获得第二曝光光栅的步骤，包括：

基于d’=d₂* cos(arcsin(n*cos(2*θ)))，调节所述第二光阑以及所述第二光源之间的位置；

其中，n为所述透明介质层的折射率，θ为所述第二表面与所述透明介质层的夹角，d’为所述第二光线的宽度，d₂为述透明介质层上的光斑宽度。

本申请实施例提供的制备耦出光栅的装置及制备耦出光栅的方法，其中制备耦出光栅的装置在第一光源与第一棱镜之间设置第一可调光阑，第二光源与第一棱镜之间设置第二可调光阑通过调节第一可调光阑以及第二可调光阑，使第一光源出射的光依次经过第一可调光阑、第一棱镜、透明介质层以及第二棱镜后射在第一刻度板上，使第二光源出射的光依次经过第二可调光阑、第一棱镜、透明介质层以及第二棱镜后射在第二刻度板上，第一可调光阑相对于第一光源的位置可调节以改变光线在第一刻度板上的大小以及出光位置，第二可调光阑相对于第二光源的位置可调节以改变光线在第二刻度板上的大小以及出光位置，该装置降低了光路的复杂性，同时降低了耦出光栅的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的一种制备耦出光栅的装置的结构示意图。

图2为本申请另一实施例提供的一种制备耦出光栅的装置的结构示意图。

图3为本申请一实施例提供的一种制备耦出光栅的装置中的可调衰减装置的结构示意图。

图4为本申请另一实施例提供的一种制备耦出光栅的装置中的可调衰减装置的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的制备耦出光栅的方法的流程图。

图6为本申请实施例提供的制备耦出光栅的装置中的第一光线的光路原理示意图。

图7为本申请实施例提供的制备耦出光栅的装置中的第二光线的光路原理示意图。

附图标记：制备耦出光栅的装置10、第一光源110、第一可调光阑120、第一棱镜130、第一表面131、第二表面132、第三表面133、透明介质层140、第一玻璃141、液晶聚合物膜142、第二玻璃143、第二棱镜150、第四表面151、第五表面152、第六表面153、第一刻度板160、第一可调衰减装置170、衰减片171、转轮172、片槽172a、马达173、第一偏光片174、液晶面板175、第二偏光片176、第二可调衰减装置180、第二光源210、第二可调光阑220、第二刻度板230。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，本申请实施例提供一种制备耦出光栅的装置10，该装置可以包括：第一光源110、第一可调光阑120、第二光源210、第二可调光阑220、第一棱镜130、透明介质层140、第二棱镜150以及第一刻度板160。

第一光源110用于发出第一光线，第一光源110可以是激光光源、激光荧光光源、发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）光源等，在此不做限制。

第一可调光阑120位于所述第一光源110的一侧，且位于所述第一光源110的出光路径上。第一可调光阑120用于对第一光线进行修饰，以改变第一光线的光斑宽度、大小以及出射位置等参数。在本实施例中，第一可调光阑120为矩形可调光阑，当然，第一可调光阑120的形状在此不做限制，可根据实际情况进行选择。

在一些实施方式中，第一可调光阑120可以是电动光阑，使用电动光阑可以减少人力投入，自动调节第一可调光阑120与第一光源110的相对位置关系，上述的位置关系可以为上下、前后或左右等，也可以是第一可调光阑120的孔径，通过改变第一可调光阑120与第一光源110的位置关系，使得第一光线照射在第一刻度板160上的宽度、大小发生改变，电动光阑的设置能够进一步地降低了成本。

第二光源210用于发出第二光线，在本实施例中，第二光源210的结构可以与第一光源110的结构一致，在此不做赘述。此外，在本实施例中，第二光源210与第一光源110均位于透明介质层140的同一侧。

第一棱镜130，与第一光源110和第二光源210设置于透明介质层140的同一侧。所述第一棱镜130用于调整所述第一光线以及第二光线的路径。在本实施例中，第一棱镜130为三棱镜，第一棱镜130可以包括：第一表面131、第二表面132以及第三表面133。进一步的，第一棱镜130为直角棱镜，第一表面131和第三表面133为直角面，第二表面132为斜面。在本实施例中，第一表面131与第二光源210相对设置，第二光源210发出的光垂直或接近垂直的进入第一表面131，经过第二表面132的反射后，由第三表面133出射。第二表面132与第一光源110相对设置，第一光线垂直或接近垂直的由第二表面132进入第一棱镜130，并由第三表面133出射。

第二棱镜150，位于透明介质层140远离第一棱镜130的另一侧，所述第二棱镜150用于调整所述第一光线以及第二光线的路径。可以理解的是，在本实施例中，第二棱镜150也可以为三棱镜，所述第二棱镜150包括：第四表面151、第五表面152、第六表面153。进一步的，第二棱镜150为直角棱镜，第五表面152和第六表面153为直角面，第四表面151为斜面。在本实施例中，第五表面152与第三表面133相对设置，第二光源210发出的光经过第二表面132的反射后，由第三表面133出射进入透明介质层140，然后再进入第五表面152，经第六表面153出射。第一光源110发出的光由第三表面133出射后进入透明介质层140，然后再进入第五表面152，经第四表面151出射。

在一些实施方式中，第一棱镜130的第三表面133与透明介质层140相互贴合，第二棱镜150的第五表面152与透明介质层140相互贴合，将第一棱镜130、第二棱镜150与透明介质层140紧贴在一起，能够缩小装置的体积，使得装置的结构更加紧凑，同时可以避免杂光对制备光栅的影响。

透明介质层140可以设置于所述第一棱镜130与第二棱镜150之间，用于对所述第一光线以及第二光线进行曝光。

在一些实施方式中，透明介质层140包括：第一玻璃141、液晶聚合物膜142以及第二玻璃143，所述第一玻璃141以及所述第二玻璃143分别设置于所述液晶聚合物膜142的两侧。第一光线通过第一棱镜130耦合到第一玻璃141中，再由第一玻璃141耦合至液晶聚合物膜142，第一光线在液晶聚合物薄膜上进行化学反应，生成第一曝光光栅，然后通过第二玻璃143耦出至第二棱镜150，再由第二棱镜150耦出至空气。同理，第二光线也会通过第一棱镜130耦合到第一玻璃141中，再由第一玻璃141耦合至液晶聚合物膜142，第二光线在液晶聚合物薄膜上进行化学反应，生成第二曝光光栅，然后通过第二玻璃143耦出至第二棱镜150，再由第二棱镜150耦出至空气。第一曝光光栅与第二曝光光栅的重叠部分则为耦出光栅。

可以理解的是，在本实施例中，第一玻璃141与第二玻璃143的材质可以一致或者第一玻璃141与第二玻璃143的折射率可以一致，以简化透明介质层140的结构。

第一刻度板160位于所述第二棱镜150远离所述透明介质层140的一侧，用于接收所述第一光线。也就是说，第一光线依次经过所述第一可调光阑120、所述第一棱镜130、所述透明介质层140以及所述第二棱镜150照射在所述第一刻度板160。具体的，第一刻度板160与第二棱镜150的第四表面151相对设置，第一光源110发出的光经第四表面151出射后照射在第一刻度板160上。优选的，第一刻度板160可以平行于第四表面151。

第一刻度板160用于映射第一曝光光栅的大小和宽度，由于第一曝光光栅的大小和宽度无法直接测量获取，因此引入第一刻度板160，以反映第一曝光光栅的大小和宽度，例如可以根据第一刻度板160上的光斑的大小和宽度通过计算获取第一曝光光栅的大小和宽度。通过对第一光线的光学路径的计算，能够得到第一光线在液晶聚合物膜142处曝光位置大小和第一刻度板160上的对应关系。根据第一光源110、透明介质层140以及第一刻度板160之间的位置关系，以及第一光源110发出的光线与第一可调光阑120之间的关系可以计算出第一光线在液晶聚合物膜142处曝光的位置以及面积大小即第一曝光光栅的大小和宽度，以及第一光线在第一刻度板160上的位置。利用第一可调光阑120能够调节第一光线在第一刻度板160上显示的光束的大小和位置从而保证在不同的区域进行曝光。

第二刻度板230也位于所述第二棱镜150远离所述透明介质层140的一侧，用于接收所述第二光线，在本实施例中，第二刻度板230与第一刻度板160可以位于透明介质层140的同侧。具体的，第二刻度板230与第六表面153相对设置，第二光源210发出的光经第六表面153出射后照射在第二刻度板230上。第二刻度板230的原理和作用与第一刻度板160的原理和作用可以一致，在此不做赘述。在本实施例中，第一刻度板160的设置方向可以为与第一光线的出射方向垂直的方向，第二刻度板230的设置方向也可以为与第二光线的出射方向垂直的方向。

当第一光源110与第一可调光阑120确定好位置以及第二光源210与第二可调光阑220确定好位置后，只需要调节第一光线以及第二光线的光强就能够得到不同衍射效率的耦出光栅，实现光波导耦出区域不同位置处具有不同衍射效率的耦出光栅。在本实施例提供的制备耦出光栅的装置10的光路中，仅仅调节第一可调光阑120以及第二可调光阑220即可，光路中的其他元件不动，有助于提升制备耦出光栅的装置10的稳定性。

本申请实施例提供的制备耦出光栅的装置10，在第一光源110与第一棱镜130之间设置第一可调光阑120，第二光源210与第一棱镜130之间设置第二可调光阑220通过调节第二可调光阑，使第一光源110出射的光依次经过第一可调光阑120、第一棱镜130、透明介质层140以及第二棱镜150后射在第一刻度板160上，使第二光源210出射的光依次经过第二可调光阑220、第一棱镜130、透明介质层140以及第二棱镜150后射在第二刻度板230上，第一可调光阑120相对于第一光源110的位置可调节以改变光线在第一刻度板160上的大小以及出光位置，第二可调光阑220相对于第二光源210的位置可调节以改变光线在第二刻度板230上的大小以及出光位置，该装置降低了光路的复杂性，同时降低了耦出光栅的生产成本。

请参阅图2，本申请另一实施例提供的一种制备耦出光栅的装置的结构，在本实施例中，制备耦出光栅的装置10除了包括第一光源110、第一可调光阑120、第二光源210、第二可调光阑220、第一棱镜130、透明介质层140、第二棱镜150、第一刻度板160以及第二刻度板230以外，还可以包括：第一可调衰减装置170以及第二可调衰减装置180，所述第一可调衰减装置170活动设置于所述第一光源110以及所述第一可调光阑120之间。第二可调衰减装置180活动设置于所述第二光源210以及所述第二可调光阑220之间，也就是说，第一可调衰减装置170与第二可调衰减装置180用于与第一可调光阑120以及第二可调光阑220配合，以达到改变光线强度的目的。

其中第一光源110、第一可调光阑120、第二光源210、第二可调光阑220、第一棱镜130、透明介质层140、第二棱镜150、第一刻度板160以及第二刻度板230的结构可以与前述的实施例中的结构一致。本实施例中的第一可调衰减装置170与第二可调衰减装置180的结构和工作原理可以一致，后续以第一可调衰减装置170为例进行说明，第一可调衰减装置170的工作过程如下，预设好第一可调光阑120和第一可调衰减装置170的工作轨迹以及快门的（图中未画出）打开闭合时间，从而精准控制曝光区间，例如，假设单个光栅曝光时间为S₀，第一可调光阑120调至下一个位置的需要时间和第一可调衰减装置170切换时间为ΔS。第一曝光光栅可以由多个子光栅组成，最初工作时，第一可调光阑120调节到任意一个子光栅处，经过S₀后，激光快门关闭，经过ΔS后，第一可调光阑120和第一可调衰减装置170均已移动到另一个位置，激光快门打开，继续曝光S₀，直到曝光至最后一个。

请参阅图3，在一些实施例中，第一可调衰减装置170可以包括：衰减片171、转轮172以及马达173。

所述转轮172上设有多个片槽172a，所述衰减片171设置于所述片槽172a内，所述第一光线经过所述衰减片171后，透过所述第一可调光阑120，进入所述第一棱镜130，所述马达173的驱动端与所述转轮172连接，用于驱动所述转轮172转动。将不同的衰减片171放置在同轴转轮172中，通过马达173的转动带动转轮172转动，从而控制不同的衰减片171与第一可调光阑120配合，使得不同曝光区域的光线经过不同的衰减片171。使用马达173转动转轮172，能够进一步实现第一可调衰减装置170的自动化，降低了人力成本。

请参阅图4，在一些实施例中，第一可调衰减装置170可以包括：第一偏光片174、液晶面板175以及第二偏光片176。

所述第一偏光片174与所述第二偏光片176分别设置于所述液晶面板175的两侧，且所述第一偏光片174与所述第二偏光片176正交设置。在本实施例中，通过液晶的旋光效应控制光的透过率，实现不同衰减片171的功能。具体为，可以通过对第一偏光片174以及第二偏光片176施加不同的电压，使得第一可调衰减装置170获得不同的光学透过率，实现可调衰减片171的目的。该液晶面板175不同于液晶显示器（Liquid Crystal Display ，LCD），无需像素级的薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT），上下基板整面氧化铟锡（Indium tin oxide，ITO）即可实现，制备工艺简单。

本申请实施例提供的两种第一可调衰减装置170，均能够自动调节，制备中无需手动设置，即能够实现不同区域的曝光，最终实现亮度均匀性。

请参阅图5，本申请还提供一种采用制备耦出光栅的装置制备耦出光栅的方法，包括：

S110：基于第一刻度板上的数据，调节所述第一可调光阑与所述第一光源之间的位置，在透明介质层上获得第一曝光光栅；

S120：基于第二刻度板上的数据，调节所述第二可调光阑与所述第二光源之间的位置，在透明介质层上获得第二曝光光栅；

S130：基于第一曝光光栅以及第二曝光光栅，获得耦出光栅。其中，第一曝光光栅与第二曝光光栅重叠的部分，则为耦出光栅。

请参阅图6，设透明介质层140的折射率为n，需要说明的是，在本实施例中，第一玻璃141、液晶聚合物膜142以及第二玻璃143的折射率均为n，第二表面132与所述透明介质层140的夹角为θ，第一光线和透明介质层140法线的夹角为ψ₁，第一光线的宽度为d，透明介质层上的光斑宽度为d₁。

进一步的，在一些实施方式中，基于第一刻度板上的数据，调节所述第一可调光阑与所述第一光源之间的位置，得到第一曝光光栅的步骤，包括：

基于d= d₁* cos(ψ₁-θ)/cos(θ+arcsin(sin(ψ₁-θ)/n))，调节所述第一光阑以及所述第一光源之间的位置。

在实际的光路中，给定d₁的数值，通过d₁来确定第一光线的宽度d，即第一可调光阑120的大小，在本实施例中，第一光线垂直入射在第一刻度板160上，因此第一刻度板160上的光斑宽度也为d。

根据光路计算：第一光线投影到第一棱镜130的第二表面132上光斑的直径d₃为：

d₃=d/cos(ψ₁-θ)

根据折射定律，第一光线进入第一棱镜130后折射角为：

arcsin(sin(ψ₁-θ)/n)

则可知第一光线经过第一棱镜130后，第一光线与透明介质层140的垂线之间的角度为：

ψ₂=θ+arcsin(sin(ψ₁-θ)/n)

第一光线在透明介质层140上的投影为：

d₁ =d₃/cos(ψ₂)

则：d₁ =d/cos(ψ₁-θ)/cos(θ+arcsin(sin(ψ₁-θ)/n))

当确定所需的耦出光栅的值时，即d₃确定时，

d= d₁ * cos(ψ₁-θ)/cos(θ+arcsin(sin(ψ₁-θ)/n))

则根据上述计算即可确定第一可调光阑120的大小。

调整好第一可调光阑120后，便能够在第一刻度板160上得到准确的读数。第一刻度板160显示的长度范围等于d，和第一光线的宽度相同，此时也可以反向验证第一刻度板和第一光线垂直放置。

为保证出光均匀性，耦出光栅需要分区曝光，得到不同衍射效率的子光栅，将耦出光栅分为m份形成m个子光栅，即将d₁均分成m份，分别用不同剂量的入射光对每个子光栅曝光，Δd₁ = d₁ /m，即子光栅的宽度为：

d/cos(ψ₁-θ)/cos(θ+arcsin(sin(ψ₁-θ)/n))/m

在第一刻度板160上子光栅的宽度表现为d/m，则移动第一可调光阑120，在第一刻度板160上每改变d/m的位置时改变入射光强，便可得到不同的第一曝光光栅。

请参阅图7，设透明介质层140的折射率为n，需要说明的是，在本实施例中，第一玻璃141、液晶聚合物膜142以及第二玻璃143的折射率均为n，第二表面132与所述透明介质层140的夹角为θ，第二光线的宽度为d’，透明介质层140上的光斑宽度为d₂。

进一步的，在一些实施方式中，基于第二刻度板上的数据，调节所述第一可调光阑与所述第一光源之间的位置，得到第二曝光光栅的步骤，包括：

基于d’=d₂* cos(arcsin(n*cos(2*θ)))，调节所述第二光阑以及所述第二光源之间的位置。

在实际的光路中，给定d₂的数值，通过d₂来确定第二光线的宽度d’，即第二可调光阑220的大小，在本实施例中，第二光线垂直入射在第二刻度板230上，因此第二刻度板230上的光斑宽度也为d’。

根据光路计算：第二光线的入射角度ψ₃应为：

arcsin(n*cos(2*θ))。

第二光线在第一棱镜130的第一表面131上的投影宽度d₄为：

d₄=d’/cos(arcsin(n*cos(2*θ)))

经过第一棱镜130全反射后，d₂=d₄。

则d₂= d’/cos(arcsin(n*cos(2*θ)))，

即d’=d₂* cos(arcsin(n*cos(2*θ)))

通过调整第二可调光阑120，得到具体的d’数值，调整好第二可调光阑120后，能够在第二刻度板230上得到准确的读数。第二刻度板230显示的长度范围等于d’，和第二光线的宽度相同，此时也可以反向验证第二刻度板230和第二光线的出射方向垂直。

同样将第二曝光光栅分为m份形成m个子光栅，即将d₂均分成m份，分别用不同剂量的入射光对每个子光栅曝光，Δd2’=d2’/m，即子光栅的宽度为：

d’/cos(arcsin(n*cos(2*θ))) /m

在第二刻度板230上子光栅的宽度表现为d’/m，则移动第二可调光阑220，在第二刻度板230上每改变d’/m的位置时改变入射光强，便可得到不同的第二曝光光栅。

本申请实施例提供的制备耦出光栅的方法，通过调节第一可调光阑120以及第二可调光阑220的大小，对透明介质层140分区曝光，实现不同区域的曝光，形成不同区域衍射效率不同的耦出光栅，提高耦出光栅的亮度的均匀性。

术语“一些实施方式”、“其他实施方式”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本申请中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本申请进行了详细的说明，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方式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申请各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制备耦出光栅的装置，其特征在于，包括：

第一光源，用于发出第一光线；

第一可调光阑，位于所述第一光源的一侧，且位于所述第一光源的出光路径上；

第二光源，用于发出第二光线；

第二可调光阑，位于所述第二光源的一侧，且位于所述第二光源的出光路径上；

第一棱镜，位于所述第一光线以及所述第二光线的光路上，所述第一棱镜用于调整所述第一光线以及所述第二光线的路径；

透明介质层，位于所述第一棱镜的一侧，用于对所述第一光线以及所述第二光线进行曝光；

第二棱镜，位于所述透明介质层远离所述第一棱镜的一侧，所述第二棱镜用于调整所述第一光线以及所述第二光线的路径；

第一刻度板，位于所述第二棱镜远离所述透明介质层的一侧，用于接收所述第一光线；以及

第二刻度板，位于所述第二棱镜远离所述透明介质层的一侧，用于接收所述第二光线；

其中，所述第一光线依次经过所述第一可调光阑、所述第一棱镜、所述透明介质层、所述第二棱镜以及所述第一刻度板，所述第二光线依次经过所述第二可调光阑、所述第一棱镜、所述透明介质层、所述第二棱镜以及所述第二刻度板。

2.如权利要求1所述的制备耦出光栅的装置，其特征在于，所述第一棱镜包括：第一表面、第二表面以及第三表面，所述第三表面与所述透明介质层贴合；

所述第一光线由所述第二表面进入所述第一棱镜，由所述第三表面从所述第一棱镜出射，所述第二光线由所述第一表面进入所述第一棱镜，经所述第二表面的反射后，由所述第三表面从所述第一棱镜出射，由第三表面出射的第一光线和第二光线进入所述透明介质层。

3.如权利要求2所述的制备耦出光栅的装置，其特征在于，所述第二棱镜包括：第四表面、第五表面以及第六表面，所述第五表面与所述透明介质层贴合，所述第四表面与所述第一刻度板相对，所述第六表面与所述第二刻度板相对；

所述第一光线和第二光线经由所述透明介质层出射后由所述第五表面进入所述第二棱镜，所述第一光线由所述第四表面从所述第二棱镜出射，所述第二光线由经所述第四表面的反射后，由所述第六表面从所述第二棱镜出射。

4.如权利要求1所述的制备耦出光栅的装置，其特征在于，所述透明介质层包括：第一玻璃、液晶聚合物膜以及第二玻璃，所述第一玻璃以及所述第二玻璃分别设置于所述液晶聚合物膜的两侧。

5.如权利要求1所述的制备耦出光栅的装置，其特征在于，所述第一光线垂直于所述第一刻度板，所述第二光线垂直于所述第二刻度板。

6.如权利要求1所述的制备耦出光栅的装置，其特征在于，所述第一可调光阑和/或所述第二可调光阑为电动光阑。

7.如权利要求1所述的制备耦出光栅的装置，其特征在于，还包括：第一可调衰减装置以及第二可调衰减装置，所述第一可调衰减装置位于所述第一光源以及所述第一可调光阑之间，所述第二可调衰减装置位于所述第二光源以及所述第二可调光阑之间。

8.如权利要求7所述的制备耦出光栅的装置，其特征在于，所述第一可调衰减装置包括：衰减片、转轮以及马达，所述转轮上设有多个片槽，所述衰减片设置于所述片槽内，所述第一光线经过所述第一可调光阑后，透过所述衰减片，进入所述第一棱镜，所述马达的驱动端与所述转轮连接，用于驱动所述转轮转动。

9.如权利要求7所述的制备耦出光栅的装置，其特征在于，所述第一可调衰减装置包括：第一偏光片、液晶面板以及第二偏光片，所述第一偏光片与所述第二偏光片分别设置于所述液晶面板的两侧，且所述第一偏光片与所述第二偏光片正交设置。

10.一种采用如权利要求1-9中任一项的装置制备耦出光栅的方法，其特征在于，包括：

基于第一刻度板上的数据，调节所述第一可调光阑与所述第一光源之间的位置，在透明介质层上获得第一曝光光栅；

基于第二刻度板上的数据，调节所述第二可调光阑与所述第二光源之间的位置，在透明介质层上获得第二曝光光栅；

基于第一曝光光栅以及第二曝光光栅，获得耦出光栅。

Images