CN116626808A - 一种二维扩瞳体全息光波导及其制作方法和制作装置 - Google Patents

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宋强
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Abstract

本发明实施例涉及光波导技术领域，公开了一种二维扩瞳体全息光波导及其制作方法和装置，该光波导包括波导基底和设置在波导基底的转折光栅，转折光栅包括在波导基底的厚度方向上重叠第一体全息光栅和第二体全息光栅，第一体全息光栅用于将在波导基底内沿第一方向全反射传播的光束进行第一衍射，第二体全息光栅用于将经第一衍射的光束进行第二衍射以使光束在波导基底沿第二方向传播，可通过相互相干的第一光束和第二光束分别进行第一次曝光得到第一体全息光栅、进行第二次曝光得到第二体全息光栅，该光波导制作方法及装置简单、可避免两束干涉光的偏振方向无法保持一致出现背景光干扰的情况。

Description

一种二维扩瞳体全息光波导及其制作方法和制作装置
技术领域
本发明实施例涉及光波导技术领域，特别涉及一种二维扩瞳体全息光波导及其制作方法和制作装置。
背景技术
增强显示(Augmented Reality，AR)作为一种新型显示技术越来越受到广泛的关注，在AR智能眼镜领域，目前实现AR显示的光学方案主要有棱镜方案、Bird-bath方案和光波导方案等。其中，通过棱镜进行虚实场景融合显示的棱镜方案视场角小不利于实际应用；Bird-bath方案使用的自由曲面镜会导致光学元件部分厚度大，光学显示系统体积大；光波导方案则能够实现更加紧凑的显示系统，从而使得智能眼镜更加接近于传统眼镜，具有重要的市场应用空间。
而光波导方案中又包含阵列光波导、浮雕光栅光波导和体全息光波导等，各自具有其特点。其中，体全息光波导具有两种形式：一维扩瞳体全息波导和二维扩瞳体全息波导。一维扩瞳体全息波导需要光机在一个方向上具有很大的尺寸，入瞳需为长条形分布，但这样会导致光学系统体积大的问题。而二维扩瞳体全息波导，可以大大降低对光机体积的需求，现有的二维扩瞳体全息波导的实现方式主要有：一片二维扩瞳体全息光波导包含耦入、转折和耦出体全息光栅及玻璃基底，图像光从耦入光栅耦入后传播至转折光栅，通过转折光栅在一个方向上进行扩瞳，然后转折后的光再全反射至耦出光栅耦出。
但是，二维扩瞳体全息转折光栅必须是由两个异面的全反射激光干涉形成，两束干涉光的偏振方向无法保持一致，导致存在背景光干扰，从而降低转折光栅的衍射效率、降低整个波导的能量利用率，另外耦入光栅、转折光栅和耦出光栅的曝光光路均不同，也增加了二维扩瞳体全息光波导的制作难度。
发明内容
本申请实施例提供了一种二维扩瞳体全息光波导及其制作方法和制作装置。
本发明实施例的目的是通过如下技术方案实现的：
为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例中提供了一种二维扩瞳体全息光波导，包括：波导基底和设置在所述波导基底的转折光栅，所述转折光栅包括第一体全息光栅和第二体全息光栅，所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅在所述波导基底的厚度方向上重叠，所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅的光栅矢量方向之间的夹角为预设角度；其中，所述第一体全息光栅用于将在所述波导基底内沿第一方向全反射传播的光束进行第一衍射，所述第二体全息光栅用于将经第一衍射的光束进行第二衍射以使所述光束在所述波导基底沿第二方向传播，所述预设角度等于所述第一方向与所述第二方向的夹角。
在一些实施例中，所述二维扩瞳体全息光波导还包括：耦入光栅，其设于所述波导基底并与所述第一体全息光栅具有相同的光栅矢量方向；耦出光栅，其设于所述波导基底并与所述第二体全息光栅具有相同的光栅矢量方向。
在一些实施例中，所述转折光栅为包括所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅的角度复用体全息光栅，所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅位于所述波导基底的相同平面内。
在一些实施例中，所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅间隔设于所述波导基底的不同平面内。
在一些实施例中，所述耦入光栅包括至少两个时，所述至少两个耦入光栅在所述二维扩瞳体全息光波导的厚度方向上重叠。
在一些实施例中，所述第一体全息光栅的衍射效率沿所述第一方向逐渐增大。
在一些实施例中，所述第二体全息光栅包括至少两个时，所述至少两个第二体全息光栅在所述二维扩瞳体全息光波导的厚度方向上重叠。
为解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例中提供了一种二维扩瞳体全息光波导的制作方法，提供感光材料层，其中，所述感光材料层包括预先分配的转折区域；采用相互相干的第一光束和第二光束对所述感光材料层的转折区域进行第一次曝光，以得到第一体全息光栅；按照预设角度，旋转所述感光材料层；保持所述第一光束和所述第二光束的方向不变，对旋转后的感光材料层的转折区域进行第二次曝光，以得到第二体全息光栅。
在一些实施例中，所述感光材料层还包括预先分配的耦入区域；所述制作方法还包括：在对所述感光材料层的转折区域进行所述第一次曝光的同时，在第一方向上对所述感光材料层的耦入区域进行曝光，以得到所述二维扩瞳体全息光波导的耦入光栅。
在一些实施例中，所述感光材料层还包括预先分配的耦出区域；所述制作方法还包括：在对所述感光材料层的转折区域进行所述第二次曝光的同时，在第二方向上对所述感光材料层的耦出区域进行曝光，以得到所述二维扩瞳体全息光波导的耦出光栅。
为解决上述技术问题，第三方面，本发明实施例中提供了一种二维扩瞳体全息光波导的制作方法，提供一块全息干板和一片全息膜，其中，所述全息干板为涂覆有感光材料的波导基底，所述全息膜为涂覆有感光材料的透明膜，所述全息干板和所述全息膜皆包括预先分配的转折区域；采用相互相干的第一光束和第二光束对所述全息干板的转折区域进行第一次曝光，以得到第一体全息光栅；保持所述第一光束和所述第二光束的方向不变，采用相互相干的第一光束和第二光束对所述全息膜的转折区域进行第二次曝光，以得到第二体全息光栅；按照预设角度，将曝光后的全息膜设在所述全息干板上。
在一些实施例中，所述全息干板还包括预先分配的耦入区域和耦出区域；所述制作方法还包括：在对所述全息干板的转折区域进行所述第一次曝光的同时，对所述全息干板的耦入区域进行曝光，以得到耦入光栅；按照预设角度，旋转所述全息干板；保持所述第一光束和所述第二光束的方向不变，对旋转后的全息干板的耦出区域进行曝光，以得到耦出光栅；和/或，所述全息干板还包括预先分配的耦入区域，所述全息膜还包括预先分配的耦出区域；所述制作方法还包括：在对所述全息干板的转折区域进行所述第一次曝光的同时，对所述全息干板的耦入区域进行曝光，以得到耦入光栅；在对所述全息膜的转折区域进行所述第二次曝光的同时，对所述全息膜的耦出区域进行曝光，以得到耦出光栅。
为解决上述技术问题，第四方面，本发明实施例中提供了一种二维扩瞳体全息光波导的制作方法，提供全息膜，其中，所述全息膜为涂覆有感光材料的透明膜，所述全息膜包括预先分配的两个转折区域；采用相互相干的第一光束和第二光束对所述全息膜的两个转折区域进行曝光；按照设计预设角度，将曝光后的全息膜的两个转折区域切割并贴设于波导基底，以形成第一体全息光栅和第二体全息光栅。
为解决上述技术问题，第五方面，本发明实施例中提供了一种二维扩瞳体全息光波导的制作装置，包括：光源，用于输出曝光光束；直角棱镜，其斜面用于贴设全息干板或全息膜；分束系统，设置在所述光源的出光方向上，用于将所述曝光光束分束为第一光束和第二光束，其中，所述第一光束通过所述直角棱镜的一直角面耦入到所述直角棱镜并照射到所述全息干板或所述全息膜的一面，所述第二光束垂直照射到所述全息干板或所述全息膜的另一面。
在一些实施例中，还包括：两个光阑，分别设置在所述全息干板或所述全息膜的两面上，以分别调整所述第一光束和所述第二光束的出光分布，和/或，至少两片衰减片，存在至少一片衰减片设置在所述全息干板或所述全息膜的一面，存在至少一片衰减片设置所述全息干板或所述全息膜的另一面。
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，本发明实施例中提供了一种二维扩瞳体全息光波导及其制作方法和制作装置，该光波导包括波导基底和设置在所述波导基底的转折光栅，转折光栅包括在波导基底的厚度方向上重叠第一体全息光栅和第二体全息光栅，第一体全息光栅用于将在波导基底内沿第一方向全反射传播的光束进行第一衍射，第二体全息光栅用于将经第一衍射的光束进行第二衍射以使光束在所述波导基底沿第二方向传播，第一体全息光栅和第二体全息光栅的光栅矢量方向之间的夹角、也即预设角度等于第一方向与第二方向的夹角，可通过相互相干的第一光束和第二光束进行同面曝光得到第一体全息光栅和第二体全息光栅，该光波导制作方法及装置简单、可避免两束干涉光的偏振方向无法保持一致出现背景光干扰的情况。
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二维扩瞳体全息光波导在Z轴方向上的俯视图；
图2是实施例提供的一种二维扩瞳体全息光波导在Y轴方向上的侧视图；
图3是实施例提供的一种二维扩瞳体全息光波导在X轴方向上的侧视图；
图4是实施例提供的一种二维扩瞳体全息光波导的制作方法的流程示意图；
图5是图4所示制作方法中步骤S120的一子流程示意图；
图6是图4所示制作方法中步骤S140的一子流程示意图；
图7是实施例提供的一种二维扩瞳体全息光波导在X轴方向上的侧视图；
图8是实施例提供的一种二维扩瞳体全息光波导的制作方法的流程示意图；
图9是图8所示制作方法的一子流程示意图；
图10是图8所示制作方法的另一子流程示意图；
图11是实施例提供的一种二维扩瞳体全息光波导在Y轴方向上的侧视图；
图12是实施例提供的一种二维扩瞳体全息光波导在X轴方向上的侧视图；
图13是实施例提供的一种二维扩瞳体全息光波导的制作方法的流程示意图；
图14是实施例提供的一种实施例五所示二维扩瞳体全息光波导的制作流程示意图；
图15是本发明实施例提供的一种二维扩瞳体全息光波导的制作装置的结构框图；
图16是本发明实施例提供的二维扩瞳体全息光波导的制作装置的一种曝光光路图；
图17是本发明实施例提供的另一种二维扩瞳体全息光波导的制作装置的结构框图；
附图标记：100、二维扩瞳体全息光波导；110、波导基底；120、转折光栅；121、第一体全息光栅；122、第二体全息光栅；130、耦入光栅；140、耦出光栅；150、光栅倾斜面；10、制作装置；11、光源；12、直角棱镜；13、分束系统；14(14a和14b)、光阑；15(15a和15b)、衰减片；R、第一光束；S、第二光束。
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，还可以作出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
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，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。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。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。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。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
为了解决当前二维扩瞳体全息光波导制作难度大，容易背景光干扰的问题，本发明实施例提供了一种二维扩瞳体全息光波导及其制作方法和制作装置，该光波导制作方法及装置简单、可避免两束干涉光的偏振方向无法保持一致出现背景光干扰的情况。
具体地，下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
实施例一
本发明实施例提供了一种二维扩瞳体全息光波导，请参见图1、图2和图7，图1表示本发明实施例提供的一种二维扩瞳体全息光波导在Z轴方向(XOY平面)上的俯视图，所述二维扩瞳体全息光波导100至少包括：波导基底110和设置在所述波导基底110的转折光栅120，所述转折光栅120包括第一体全息光栅121和第二体全息光栅122，所述第一体全息光栅121和所述第二体全息光栅122在所述波导基底110的厚度方向上重叠。
请一并参见图2和图3，其中，图2表示图1所示二维扩瞳体全息光波导100在Y轴方向(XOZ平面)上的侧视图，图3表示图1所示二维扩瞳体全息光波导100在X轴方向(YOZ平面)上的侧视图，所述第一体全息光栅121的光栅矢量和所述第二体全息光栅122的光栅矢量/>之间的夹角为预设角度；其中，所述第一体全息光栅121用于将在所述波导基底110内沿第一方向(即X轴方向)全反射传播的光束b(光束矢量/>)进行第一衍射，所述第二体全息光栅122用于将经第一衍射的光束c(光束矢量/>)进行第二衍射以使所述光束d(光束矢量/>)在所述波导基底110沿第二方向(即Y轴方向)传播，所述预设角度等于所述第一方向与所述第二方向的夹角。
需要说明的是，在图2和图3所示示例中，第一体全息光栅121的光栅矢量与第二体全息光栅122的光栅矢量/>之间的夹角，也即所述预设角度是以九十度为例，在其他的一些实施例中，所述预设角度也可以根据二维扩瞳时衍射的实际需要进行设置，不必拘泥于本实施例的角度。
请继续参见图1和图2，所述二维扩瞳体全息光波导100还包括：耦入光栅130，其设于所述波导基底110并与所述第一体全息光栅121具有相同的光栅矢量其中，垂直入射到耦入光栅130的图像光a与经第一衍射的光束(衍射光b)具有相同的光束矢量/>请继续参见图1和图3，所述二维扩瞳体全息光波导100还包括：耦出光栅140，其设于所述波导基底110并与所述第二体全息光栅122具有相同的光栅矢量/>其中，经第一衍射的光束b与经耦出光栅140耦出波导基底110的光束e具有相同的光束矢量/>
光栅矢量可以看作是光栅矢量/>绕图2和图3所示的Z轴旋转90°得到，图3中的矢量三角形可以看作是由图2中的矢量三角形绕光束矢量/>旋转90°得到。需要说明的是，所述耦入光栅130、转折光栅120和耦出光栅140的形状不受限于图1所示示例，具体可根据实际需要进行调整。图像光a可以是以非垂直的角度入射，也不受限于图1所示示例。
在本发明实施例中，请继续参见图2和图3，所述转折光栅120为包括所述第一体全息光栅121和所述第二体全息光栅122的角度复用体全息光栅，所述第一体全息光栅121和所述第二体全息光栅122位于所述波导基底110的相同平面内。
本发明实施例提供的二维扩瞳体全息光波导100工作时，请参见图2和图3，图像光a(光束矢量)垂直入射到耦入光栅130处发生衍射形成衍射光b，并在耦入光栅130与空气接触的表面全反射后耦入到波导基底110内，其中，图像光a、衍射光b的光矢满足光栅方程/>衍射光b(光束矢量/>)在波导基底110中沿第一方向(即X轴方向)全反射传输，全反射传输的衍射光b(光束矢量/>)在到达转折光栅120的第一体全息光栅121处时如图2所示接触到光栅倾斜面150发生第一次衍射，并形成衍射光c(光束矢量/>)，其中，图像光a、衍射光b的光矢满足光栅方程/>衍射光c(光束矢量/>)再通过同一区域中的第二体全息光栅122发生第二次衍射，形成衍射光d(光束矢量/>)，其中，衍射光c与衍射光d的光矢满足光栅方程，/>衍射光d(光束矢量/>)在波导基底110中沿第二方向(即Y轴方向)继续全反射传输，最终在耦出光栅140处的光栅倾斜面150发生衍射，形成耦出光e(光束矢量/>)，其中，衍射光d、耦出光e的光矢满足光栅方程实现二维扩瞳。可见，耦入光栅与第一体全息光栅的光栅矢量完全相同，耦出光栅与第二体全息光栅的光栅矢量完全相同，从而可以实现在一套曝光系统中完成耦入光栅、耦出光栅和转折光栅的制作，进一步降低了二维扩瞳体全息光波导的制作难度。
实施例二
对于图1至图3所示的二维扩瞳体全息光波导，本发明实施例提供了一种二维扩瞳体全息光波导的制作方法，请参见图4，其表示所述二维扩瞳体全息光波导的制作方法的流程，所述制作方法包括但不限于以下步骤：
步骤S110：提供感光材料层，其中，所述感光材料层包括预先分配的转折区域；
在本发明实施例中，制作所述体全息光波导时，首先，需要提供一体全息感光材料层，通过在感光材料层内部形成周期性的光栅结构，该物理结构等效于一层层的介质膜或者周期性的晶格，能够实现对光线的反射和折射，满足布拉格条件的光线可从感光材料层与空气之间的界面折射出射。在曝光时，感光材料层涂覆在载体上，载体可以是波导基底或透明膜上，感光材料层涂覆在波导基底或透明膜上分别形成全息干板和全息膜。
步骤S120：采用相互相干的第一光束和第二光束对所述感光材料层的转折区域进行第一次曝光，以得到第一体全息光栅；
然后，即可通过相互相干的第一光束和第二光束，通常为物光和参考光，在感光材料层处干涉并对感光材料层进行第一次曝光，从而得到第一体全息光栅。需要说明的是，第一光束、第二光束和感光材料层的法向在同一平面，即第一体全息光栅是两个同面的光束相互干涉曝光形成，这样两束光的偏振方向保持一致。进一步地，在制作第一体全息光栅的同时，还可以同时曝光得到耦入光栅，请参见图5，其示出了图4所示制作方法中步骤S120的一子流程，所述感光材料层还包括预先分配的耦入区域时，所述制作方法还包括：
步骤S121：在对所述感光材料层的转折区域进行所述第一次曝光的同时，在第一方向上对所述感光材料层的耦入区域进行曝光，以得到所述二维扩瞳体全息光波导的耦入光栅。
由于耦入光栅与第一体全息光栅具有相同的光栅矢量，因此可以同时曝光得到耦入光栅和第一体全息光栅，减少制作步骤。在所述第一方向上指的是全反射光对应的曝光光束具有在第一方向上的分量，例如，图16中，第一光束R、第二光束S和感光材料层111的法向均在XOZ平面上，且第一光束R具有在X轴方向上的分量。需要说明的是，耦入光栅和转折光栅也可以不同时曝光，为了获得更高的耦入衍射效率，耦入光栅需要更充足的曝光量，因此也可以通过光阑的设置先对耦入区域进行曝光以得到耦入光栅，再通过调整光阑对转折区域进行曝光以得到第一体全息光栅，或者，也可以先对转折区域进行曝光以得到第一体全息光栅，再对耦入区域进行曝光以得到耦入光栅。
步骤S130：按照预设角度，旋转所述感光材料层；
然后，在曝光得到第一体全息光栅之后，由于本发明实施例采用一套曝光系统进行曝光，第一光束和第二光束的方向均不做调整，因此需按照预设角度旋转所述感光材料层，旋转后的使得光线再次作用于感光材料层时可曝光得到第二体全息光栅。
步骤S140：保持所述第一光束和所述第二光束的方向不变，对旋转后的感光材料层的转折区域进行第二次曝光，以得到第二体全息光栅。
其中，在分别进行第一次曝光和第二次曝光时，需要控制两次曝光总的曝光量在第一体全息光栅和第二体全息光栅的总所需的最大曝光量之内，避免过曝光的情况出现。
进一步地，在制作第二体全息光栅的同时，还可以同时曝光得到耦出光栅，请参见图6，其示出了图4所示制作方法中步骤S140的一子流程，所述感光材料层还包括预先分配的耦出区域时，所述制作方法还包括：
步骤S141：在对所述感光材料层的转折区域进行所述第二次曝光的同时，在第二方向上对所述感光材料层的耦出区域进行曝光，以得到所述二维扩瞳体全息光波导的耦出光栅。
在所述第二方向上指的是全反射光束对应的曝光光束具有在第二方向上的分量，具体可参见对在第二方向上的说明，在此不再赘述。需要说明的是，为了在全反射传播方向上控制衍射效率分布，使得耦出光的亮度一致，耦出光栅和第二体全息光栅的衍射效率分布不相同，在第二次曝光时，可通过在曝光光路中设置透过率变化的衰减片分别控制耦出光栅和第二体全息光栅的曝光量的分布，从而对衍射效率进行控制。且有，耦出光栅和第二体全息光栅也可以不同时曝光，具体可根据实际需要进行设置，可通过光阑的设置控制光束的照射区域，以控制耦出光栅和第二体全息光栅是否同时曝光。
实施例三
本发明实施例提供了一种二维扩瞳体全息光波导与实施例一提供的二维扩瞳体全息光波导100相似，相同之处请参见图1，本发明实施例提供的二维扩瞳体全息光波导100也包括：波导基底110和设置在所述波导基底110的转折光栅120，以及耦入光栅130和耦出光栅140。
不同之处则请参见图7，其表示本发明实施例提供的二维扩瞳体全息光波导100在X轴方向(YOZ平面)上的侧视图，如图7所示，所述第一体全息光栅121和所述第二体全息光栅122间隔设于所述波导基底110的不同平面内。具体地，所述第一体全息光栅12和所述第二体全息光栅122可分别粘附于波导基底110的两个相对的平面，这两个相对的平面可以是波导基底的外表面也可以是内表面，其中，第一体全息光栅121可以是如图7所示与耦出光栅140粘附在波导基底110的同一平面内，在其他的一些实施例中，也可以是第二体全息光栅122与所述耦出光栅140粘附在波导基底的同一平面内，和/或，所述耦入光栅130也可以与第一体全息光栅121/第二体全息光栅122粘附在波导基底110的同一平面内，具体可根据实际需要进行设置。
本发明实施例提供的二维扩瞳体全息光波导100工作时，请参见图1和图7，图像光a(光束矢量)垂直入射到耦入光栅130处发生衍射并耦入到波导基底110内，衍射光b(光束矢量/>)在波导基底110中沿第一方向(即X轴方向)全反射传输，全反射传输的衍射光b(光束矢量/>)在到达第一体全息光栅121处时如图7所示发生第一次衍射，形成衍射光c(光束矢量/>)，衍射光c(光束矢量/>)透过波导基底110继续沿着波导基底110的厚度方向(即Z轴方向)传输并到达波导基底110另一面上的第二体全息光栅122处发生第二次衍射，形成衍射光d(光束矢量/>)，衍射光d(光束矢量/>)在波导基底110中沿第二方向(即Y轴方向)继续全反射传输，最终在耦出光栅140处的光栅倾斜面150发生衍射，形成耦出光e(光束矢量/>)，实现二维扩瞳。
实施例四
对于图7所示的二维扩瞳体全息光波导，本发明实施例提供了一种二维扩瞳体全息光波导的制作方法，请参见图8，其表示所述二维扩瞳体全息光波导的制作方法的流程，所述制作方法包括但不限于以下步骤：
步骤S210：提供一块全息干板和一片全息膜，其中，所述全息干板为涂覆有感光材料的波导基底，所述全息膜为涂覆有感光材料的透明膜，所述全息干板和所述全息膜皆包括预先分配的转折区域；
步骤S220：采用相互相干的第一光束和第二光束对所述全息干板的转折区域进行第一次曝光，以得到第一体全息光栅；
步骤S230：保持所述第一光束和所述第二光束的方向不变，采用相互相干的第一光束和第二光束对所述全息膜的转折区域进行第二次曝光，以得到第二体全息光栅；
步骤S240：按照预设角度，将曝光后的全息膜设在所述全息干板上。
本发明实施例提供的制作方法与实施例二提供的制作方法的不同之处在于，由于实施例一提供的二维扩瞳体全息光波导的第一体全息光栅和第二体全息光栅在同一平面内，即第一体全息光栅和第二体全息光栅在同一感光材料内曝光，因此，需要通过实施例二提供的制作方法在全息干板上先制作第一体全息光栅，再旋转全息干板后在同样的位置制作第二体全息光栅。而本发明实施例则由于实施例三提供的二维扩瞳体全息光波导的第一体全息光栅和第二体全息光栅不在同一平面内，因此，可分别提供一块全息干板和一片全息膜，并在全息干板和全息膜上分别制作第一体全息光栅和第二体全息光栅后，再根据两个体全息光栅对应的光束衍射方向之间的角度关系，将两者固定到同一块波导基底上，实现二维扩瞳体全息光波导的制作。
其中，在对所述全息干板和所述全息膜进行曝光时，结合耦入光栅和耦出光栅的曝光制作，可以有多种曝光方式，可以是在提供的一块全息干板上曝光得到耦入光栅、第一体全息光栅和耦出光栅，并在提供的一片全息膜上曝光第二体全息光栅；也可以是在一块全息干板上曝光得到耦入光栅和第一体全息光栅，并在提供的一片全息膜上曝光得到第二体全息光栅和耦出光栅。
请一并参见图9，其表示图8所示制作方法的一子流程，所述全息干板还包括预先分配的耦入区域和耦出区域时，所述制作方法还包括：
步骤S221：在对所述全息干板的转折区域进行所述第一次曝光的同时，对所述全息干板的耦入区域进行曝光，以得到耦入光栅；
步骤S222：按照预设角度，旋转所述全息干板；
步骤S223：保持所述第一光束和所述第二光束的方向不变，对旋转后的全息干板的耦出区域进行曝光，以得到耦出光栅；
在图9所示示例中，在需要将耦入光栅、第一体全息光栅、耦出光栅制作在同一块全息干板上时，由于耦入光栅和第一体全息光栅具有相同的光栅矢量，因此可以同时曝光得到，而耦出光栅和第一体全息光栅具有不同的光栅矢量，因此在制作完成耦入光栅和第一体全息光栅后，需要旋转全息干板以制作耦出光栅。
请一并参见图10，其表示图8所示制作方法的另一子流程，所述全息干板还包括预先分配的耦入区域，所述全息膜还包括预先分配的耦出区域时，所述制作方法还包括：
步骤S224：在对所述全息干板的转折区域进行所述第一次曝光的同时，对所述全息干板的耦入区域进行曝光，以得到耦入光栅；
步骤S231：在对所述全息膜的转折区域进行所述第二次曝光的同时，对所述全息膜的耦出区域进行曝光，以得到耦出光栅。
在图10所示示例中，由于不需要将不同光栅矢量的体全息光栅制作在同一块全息干板或者全息膜上，因此不需要对全息干板或者全息膜进行旋转，直接分别在全息干板上制作第一体全息光栅和耦入光栅，在全息膜上制作第二体全息光栅和耦出光栅，在将全息膜贴设到波导基底上时保证第一体全息光栅和第二体全息光栅之间光栅矢量的夹角满足预设角度即可。
需要说明的是，图8至图10为将第一体全息光栅和耦入光栅制作在全息干板上，且将第二体全息光栅和耦出光栅制作在全息膜上的示例，在其他的一些实施例中，也可以反过来将第二体全息光栅和耦出光栅制作在全息干板上，且将第一体全息光栅和耦入光栅制作在全息膜上，具体可根据实际需要进行选择。
实施例五
本发明实施例提供了一种二维扩瞳体全息光波导100与实施例一提供的二维扩瞳体全息光波导100相似，相同之处请参见图1，本发明实施例提供的二维扩瞳体全息光波导100也包括：波导基底110和设置在所述波导基底110的转折光栅120，以及耦入光栅130和耦出光栅140。
不同之处则请参见图11和图12，其中，图11表示本发明实施例提供的二维扩瞳体全息光波导100在Y轴方向(XOZ平面)上的侧视图，图12表示本发明实施例提供的二维扩瞳体全息光波导100在X方向(YOZ平面)上的侧视图，如图所示，所述第一体全息光栅121和所述第二体全息光栅122间隔设于所述波导基底110的不同平面内；且有，所述耦入光栅130包括至少两个时，所述至少两个耦入光栅130在所述二维扩瞳体全息光波导100的厚度方向(即Z轴方向)上重叠；所述第二体全息光栅122包括至少两个时，所述至少两个第二体全息光栅122在所述二维扩瞳体全息光波导100的厚度方向(即Z轴方向)上重叠。
具体地，图11和图12中以设置有四个耦入光栅i1、i2、i3和i4、一个第一体全息光栅121和三个第二体全息光栅t1、t2和t3的示例，其中，第一体全息光栅121和一个第二体全息光栅t3设置在波导基底110与空气接触的两个平面上，另外两个第二体全息光栅t1、t2则嵌入在波导基底110内部。在其他的一些实施例中，也可以是其他的数量或其他的组合，例如，设置一个第二体全息光栅122和三个第一体全息光栅121，或者，还可以调整波导基底110及相应的耦入光栅130、第一体全息光栅121和第二体全息光栅122的数量，不需要拘泥于本发明实施例的限定。进一步，至少两个耦入光栅130在波导基底110的厚度方向(Z轴方向)上间隔设置，两个第二体全息光栅122在波导基底110的厚度方向(Z轴方向)上间隔设置。优选地，层叠设置的体全息光栅在波导基底110的厚度方向上的间隔相同，也即各个耦入光栅130在波导基底110的厚度方向(Z轴方向)上等间距设置，各个第二体全息光栅122、在波导基底110的厚度方向(Z轴方向)上也等间距设置，同时，第二体全息光栅122和第一体全息光栅121的在波导基底110的厚度方向的间距等于相邻的第二体全息光栅122的间距。
由于在实际操作中，不同体全息感光材料所能达到的最高衍射效率不同，比如银盐材料，衍射效率最高可达到30％左右，光致聚合物最高可达到60％以上。增加材料的厚度可以一定程度上提升衍射效率，但材料厚度的增加会带来更加严格的角度选择性，使得显示图像的视场角减小。相较于设置单层耦入光栅和单层第二体全息光栅的二维扩瞳体全息光波导100的结构，本实施例层叠设置多个耦入光栅130和多个第二体全息光栅122的方式，一方面可分别在光束耦入和转折时都能够增加光线密度，即耦入光和转折后的光束可分别在波导基底的厚度方向上进行一次扩束，另一方面提升了总体的光束衍射效率。具体地，假设每一层耦入光栅130的衍射效率皆为ηx，则四层耦入光栅130可耦入的总的光线能量E可表示为：
E＝Eo[x+(1-x)x+(1-x)2ηx+(1-x)3ηx]
若给定衍射效率为ηx＝0.3时，耦入的能量为E＝0.760，其中，E0表示入射光的能量，相比于单层体全息材料而言，提升了2.53倍。
在一些实施例中，所述第一体全息光栅121的衍射效率沿所述第一方向(即X轴方向)逐渐增大，即衍射效率由小到大分布，以保证经第一体全息光栅扩瞳并衍射后传输至第二体全息光栅122的光能量相等，从而保证耦出光的亮度一致性，具体可通过衰减片控制曝光量来实现对光栅的衍射效率的控制。而三个第二体全息光栅122的衍射效率则是越高越好，此时，假设三个第二体全息光栅122的衍射效率相同且皆为ηy，则三层第二体全息光栅122可转折的总的光线能量可表示为：
E′＝o′[y+(1-y)y+(1-y)2ηy]
其中，Eo′表示由第一体全息光栅121衍射出的光能量，E′表示经过第二体全息光栅衍射的能量；若给定ηy＝0.3，则E′＝0.657o′相比于单层光栅而言，转折后的光能量增加2.19倍。
相较于图2和图3所示的二维扩瞳体全息光波导100，本发明实施例及图11和图12结合提供的二维扩瞳体全息光波导100所能够增加的总的光能量为2.53×2.19＝5.54倍。
在其他的一些实施例中，耦入光栅130的数量也可以与第一体全息光栅121和第二体全息光栅122的总数不相同，具体可根据实际需要进行设置。
本发明实施例提供的二维扩瞳体全息光波导100工作时，请参见图11和图12，图像光Ks0垂直入射到耦入光栅i1、i2、i3和i4处时，分别发生衍射并耦入到波导基底110内，相同的四束衍射光在波导基底110中沿第一方向(即X轴方向)全反射传输，四束全反射传输的衍射光在到达转折光栅120的第一体全息光栅121处时如图11所示发生第一次衍射，分别形成衍射光Kxs1、Kxs2、Kxs3和Kxs4，四束衍射光Kxs1、Kxs2、Kxs3和Kxs4透过波导基底110继续沿着波导基底110的厚度方向(即Z轴方向)传输并到达波导基底110三个第二体全息光栅t1、t2和t3处分别发生第二次衍射，其中，由于四束衍射光Kxs1、Kxs2、Kxs3和kxs4在YOZ平面上前后重合、也即在X轴上重合，因此，从图上仅可看到一束衍射光，将此束衍射光命名为Kxs，衍射光Kxs则分别在三个第二体全息光栅t1、t2和t3发生衍射后沿第二方向(即Y轴方向)继续全反射传输，最终在耦出光栅140处发生衍射，形成耦出光Kys1、Kys2、Kys3，实现二维扩瞳。
实施例六
对于图11和图12所示的二维扩瞳体全息光波导，本发明实施例提供了一种二维扩瞳体全息光波导的制作方法，请参见图13，其表示所述二维扩瞳体全息光波导的制作方法的流程，所述制作方法包括但不限于以下步骤：
步骤S310：提供全息膜，其中，所述全息膜为涂覆有感光材料的透明膜，所述全息膜包括预先分配的两个转折区域；
步骤S320：采用相互相干的第一光束和第二光束对所述全息膜的两个转折区域进行曝光；
步骤S330：按照预设角度，将曝光后的全息膜的两个转折区域切割并贴设于波导基底，以形成第一体全息光栅和第二体全息光栅。
本发明实施例提供的制作方法是在一片全息膜上同时划分出两个转折区域(分别对应第一体全息光栅所在转折区域和第二体全息光栅所在转折区域)，同时对这两个区域进行曝光，以得到第一体全息光栅和第二体全息光栅，然后再将各个光栅区域切割出来并对应设置到波导基底上，实现二维扩瞳体全息光波导的制作。需要说明的是，由于第二体全息光栅和第一体全息光栅在同时曝光时具有相同的光栅矢量，在曝光得到后、贴设于波导基底时，需注意设置在波导基底上的第一体全息光栅和第二体全息光栅的光栅矢量的方向，以使第一体全息光栅和第二体全息光栅的光栅矢量方向之间的夹角符合预设角度。在其他的一些实施例中，全息膜上还包括预先分配的耦入区域和耦出区域，可以同时对耦入区域、两个转折区域和耦出区域进行曝光，以同时一次性制得所需的光栅，再将各个光栅区域切割出来并对应设置到波导基底上。
其中，对于实施例五所示示例，具体为图11和图12所示示例的二维扩瞳体全息光波导的制作，总体思路是将二维扩瞳体全息光波导分为耦入部分、转折部分和耦出部分三个波导部分分别制作，最后将三个波导部分的侧边相互贴合形成整个二维扩瞳体全息光波导。在光栅制备完成后贴设在波导基底上的流程具体请参见图14，在将曝光后的全息膜的两个转折区域切割并贴设于波导基底之前，需要制作厚度相同的三块第一基底wo1、wo2和wo3，以及厚度相同的三块第二基底to1、to2和to3，假设波导基底的厚度为D，那么第一基底和第二基底的厚度均为D/3，切割曝光后的全息膜时，将全息膜切割为与基底尺寸相同的包含各光栅区域的若干片膜。然后，一方面，对于耦入部分，包含耦入光栅i1、i2、i3的三片膜分别通过光学胶水贴附于第一基底wo1、wo1和wo1的上表面，包含耦入光栅i4的一片膜贴附于第一基底wo1的下表面，之后将贴附耦入光栅130的三块第一基底通过光学胶水贴合为一个整体耦入部分wo，其中，在图14中，耦入光栅i1、i2、i3、i4分别位于对应的膜的光栅区域。另一方面，对于转折部分，包含第二体全息光栅t1、t2和t3的三片膜分别通过光学胶水贴附于第二基底to1、to2和to3的上表面，而包含第一体全息光栅的一片膜通过胶水贴附于第二基底to3的下表面，之后将贴附有第一体全息光栅121和第二体全息光栅122的三块第二基底通过光学胶水贴合为一个整体转折部分to，其中，在图14中，第二体全息光栅t1、t2、t3和第一体全息光栅121分别位于对应的膜的光栅区域。然后，wo的Sx1面与to的Sx2面贴合形成一个整体。包含耦出光栅的一片膜贴合于厚度为D的第三基底的一面后形成耦出部分，三者在Y轴方向上的边贴合后形成完整的二维扩瞳体全息光波导。需要说明的是，第一基底、第二基底、第三基底以及若干片膜中的非光栅区域共同形成所述波导基底110。
实施例七
本发明实施例提供了一种用于制作上述实施例所述的二维扩瞳体全息光波导的制作装置，请参见图15，其示出了本发明实施例提供的制作装置的结构框图，所述二维扩瞳体全息光波导的制作装置10包括：光源11、直角棱镜12、分束系统13。
所述光源11，用于输出曝光光束；其中，所述光源11可以为激光光源。所述光源11可以为单色激光光源，也可以是多色激光器的组合，例如，包含红、绿和蓝光激光器的组合，并使用全彩体全息感光材料，复用实现单片全彩二维扩瞳体全息光波导；或者其中一片二维扩瞳体全息光波导包含两种颜色而另一片光波导包含另一种颜色，通过两片的堆叠形成全彩二维扩瞳体全息光波导；或者三片二维扩瞳体全息光波导，每一片对应一种波长的颜色，三片二维扩瞳体全息光波导的堆叠形成二维扩瞳体全息光波导。
所述直角棱镜12，其斜面用于贴设全息干板或全息膜；其中，所述直角棱镜12可以为透明棱镜，如玻璃棱镜；需要说明的是，图16是本发明实施例提供的一种制作装置在Y轴方向(即XOZ平面)上的曝光光路，且图16中以全息干板为例，在其他的一些实施例中，全息膜与全息干板的曝光方式相类似，将全息干板替换为全息膜即可，相应具体的二维扩瞳体全息光波导的制作方法请参见实施例三所示示例，此处不再详述。
如图16所示，所述全息干板则包括波导基底110和感光材料层111，所述感光材料层111可以是覆膜在波导基底110上，所述波导基底110可以是玻璃基底，所述波导基底110可通过折射率匹配液贴合于所述直角棱镜12的斜面，且有，所述波导基底110也可取下、旋转方向后重新贴附于所述直角棱镜12的斜面。所述感光材料层111可以是采用银盐材料等具有较高衍射效率的材料层，还可以选用厚度比较薄的光致聚合物材料，具体可根据实际需要进行选择，以达到目标衍射效率。
所述分束系统13，设置在所述光源11的出光方向上，用于将所述曝光光束分束为第一光束R和第二光束S，其中，所述第一光束R通过所述直角棱镜12的一直角面垂直耦入到所述直角棱镜12并照射到所述全息干板的一面，所述第二光束S垂直照射到所述全息干板的另一面。
在图16所示示例中，所述第一光束R为参考光，所述第二光束S为物光，第一光束R沿全息干板的法向(即Z轴方向)照射到感光材料层111上，第二光束S则与法向之间呈γ角照射到感光材料层111上。在该系统中曝光一次后形成的光栅，将会对准直耦入的光发生衍射，衍射光将沿着x轴方向全反射传播。第一光束R与法线夹角为γ，假设棱镜的折射率为n，且与波导基底的折射率相同，而感光材料的折射率为n1，则折射进入全息感光材料的光的角度为并使得γ1大于体全息波导的全反射角，以便使得耦入光可在波导中全反射传输。在其他一些实施例中，所述分束系统13除了能够实现分束功能的装置，如分光棱镜等之外，还可以设置有可实现滤波、准直等功能的模组，例如，还可以设置有中继镜头。
请参见图17，其示出了本发明实施例提供的另一种制作装置的结构框图，所述的制作装置10，还包括：两个光阑14(14a和14b)，分别设置在所述全息干板或所述全息膜的两面上，以分别调整所述第一光束R和所述第二光束S的出光分布。所述两个光阑用于限制第一光束R和第二光束S在全息干板或全息膜上的照射区域，具体可以根据实施例一至实施例三中所需的曝光区域进行设置，所述曝光区域为耦入区域、转折区域、耦出区域中的一种或多种。其中，当仅需要曝光得到所述第一体全息光栅或所述第二体全息光栅时，所述光阑14(14a和14b)仅允许照射在转折区域的光线通过；当需要曝光得到所述耦入光栅时，则所述光阑14(14a和14b)允许照射在耦入区域的光线通过，其中，所述耦入光栅也可与所述第一体全息光栅一起曝光得到，此时光阑14(14a和14b)允许照射在耦入区域和转折区域的光线同时通过；当需要曝光得到所述耦出光栅时，则所述光阑允许照射在耦出区域的光线通过，其中，所述耦出光栅也可与所述第二体全息光栅一起曝光得到，此时光阑14(14a和14b)允许照射在耦出区域和转折区域的光线同时通过。进一步地，当采用全息膜且仅采用一片全息膜制作所述二维扩瞳体全息光波导时，也可以在全息膜上设置两个分别用于制作第一体全息光栅和第二体全息光栅的两个转折区域，此时光阑14(14a和14b)允许照射在两个转折区域上的光线同时通过。具体地，可根据实际需要设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。
可选的，请继续参见图17，所述的制作装置10还包括：至少两片衰减片15，存在至少一片衰减片设置在所述全息干板或所述全息膜的一面，存在至少一片衰减片15(15a和15b)设置所述全息干板或所述全息膜的另一面。所述衰减片用于控制曝光量的分布，以控制光栅的衍射效率。需要说明的是，图17示出了衰减片15a设置在光阑14a和直角棱镜12之间，且衰减片15b设置在光阑14b和全息干板或全息膜之间的示例，在其他的一些实施例中，衰减片15和光阑14的位置可以调换，和/或，衰减片15或光阑14中的任一个也可以不设置，具体可根据实际需要进行选择。
本发明实施例提供的制作装置曝光光路简单，制作方式简易，本发明实施例提供的制作装置10可执行上述实施例的二维扩瞳体全息光栅的制作方法，以分别制作得相应结构的二维扩瞳体全息光波导，需要说明的是，实施例一、实施例三、实施例五所示的二维扩瞳体全息光波导中部分结构存在可替换的结构，实施例二、实施例四、实施例六所示的制作方法存在可调整的步骤，皆适用于本发明实施例提供的制作装置。
通过所述制作装置制作二维扩瞳体全息光波导时，以图16中全息干板为示例，将第一光束R和第二光束S分别照射到全息感光材料层111上进行第一次曝光以至少获得所述第一体全息光栅，然后，可更换所述光阑14并旋转所述全息干板，进行第二次曝光以至少获得所述第二体全息光栅，两次曝光后即可得到实施例一至实施例三所示的二维扩瞳体全息光波导，且其中，实施例三所示的二维扩瞳体全息光波导需将全息干板替换为全息膜。
本发明实施例中提供了一种二维扩瞳体全息光波导及其制作方法和制作装置，该光波导包括波导基底和设置在所述波导基底的转折光栅，转折光栅包括在波导基底的厚度方向上重叠第一体全息光栅和第二体全息光栅，第一体全息光栅用于将在波导基底内沿第一方向全反射传播的光束进行第一衍射，第二体全息光栅用于将经第一衍射的光束进行第二衍射以使光束在所述波导基底沿第二方向传播，第一体全息光栅和第二体全息光栅的光栅矢量方向之间的夹角、也即预设角度等于第一方向与第二方向的夹角，可通过相互相干的第一光束和第二光束进行同面曝光得到第一体全息光栅和第二体全息光栅，该光波导制作方法及装置简单、可避免两束干涉光的偏振方向无法保持一致出现背景光干扰的情况。
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。
通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
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他变化，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 (15)

1.一种二维扩瞳体全息光波导，其特征在于，包括：波导基底和设置在所述波导基底的转折光栅，
所述转折光栅包括第一体全息光栅和第二体全息光栅，所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅在所述波导基底的厚度方向上重叠，所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅的光栅矢量方向之间的夹角为预设角度；
其中，所述第一体全息光栅用于将在所述波导基底内沿第一方向全反射传播的光束进行第一衍射，所述第二体全息光栅用于将经第一衍射的光束进行第二衍射以使所述光束在所述波导基底沿第二方向传播，所述预设角度等于所述第一方向与所述第二方向的夹角。
2.根据权利要求1所述的二维扩瞳体全息光波导，其特征在于，
所述二维扩瞳体全息光波导还包括：
耦入光栅，其设于所述波导基底并与所述第一体全息光栅具有相同的光栅矢量方向；
耦出光栅，其设于所述波导基底并与所述第二体全息光栅具有相同的光栅矢量方向。
3.根据权利要求2所述的二维扩瞳体全息光波导，其特征在于，
所述转折光栅为包括所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅的角度复用体全息光栅，所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅位于所述波导基底的相同平面内。
4.根据权利要求2所述的二维扩瞳体全息光波导，其特征在于，
所述第一体全息光栅和所述第二体全息光栅间隔设于所述波导基底的不同平面内。
5.根据权利要求4所述的二维扩瞳体全息光波导，其特征在于，
所述耦入光栅包括至少两个时，所述至少两个耦入光栅在所述二维扩瞳体全息光波导的厚度方向上重叠。
6.根据权利要求4所述的二维扩瞳体全息光波导，其特征在于，
所述第一体全息光栅的衍射效率沿所述第一方向逐渐增大。
7.根据权利要求6所述的二维扩瞳体全息光波导，其特征在于，
所述第二体全息光栅包括至少两个时，所述至少两个第二体全息光栅在所述二维扩瞳体全息光波导的厚度方向上重叠。
8.一种二维扩瞳体全息光波导的制作方法，其特征在于，
提供感光材料层，其中，所述感光材料层包括预先分配的转折区域；
采用相互相干的第一光束和第二光束对所述感光材料层的转折区域进行第一次曝光，以得到第一体全息光栅；
按照预设角度，旋转所述感光材料层；
保持所述第一光束和所述第二光束的方向不变，对旋转后的感光材料层的转折区域进行第二次曝光，以得到第二体全息光栅。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述感光材料层还包括预先分配的耦入区域；
所述制作方法还包括：
在对所述感光材料层的转折区域进行所述第一次曝光的同时，在第一方向上对所述感光材料层的耦入区域进行曝光，以得到所述二维扩瞳体全息光波导的耦入光栅。
10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述感光材料层还包括预先分配的耦出区域；
所述制作方法还包括：
在对所述感光材料层的转折区域进行所述第二次曝光的同时，在第二方向上对所述感光材料层的耦出区域进行曝光，以得到所述二维扩瞳体全息光波导的耦出光栅。
11.一种二维扩瞳体全息光波导的制作方法，其特征在于，
提供一块全息干板和一片全息膜，其中，所述全息干板为涂覆有感光材料层的波导基底，所述全息膜为涂覆有感光材料的透明膜，所述全息干板和所述全息膜皆包括预先分配的转折区域；
采用相互相干的第一光束和第二光束对所述全息干板的转折区域进行第一次曝光，以得到第一体全息光栅；
保持所述第一光束和所述第二光束的方向不变，采用相互相干的第一光束和第二光束对所述全息膜的转折区域进行第二次曝光，以得到第二体全息光栅；
按照预设角度，将曝光后的全息膜设在所述全息干板上。
12.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述全息干板还包括预先分配的耦入区域和耦出区域；
所述制作方法还包括：
在对所述全息干板的转折区域进行所述第一次曝光的同时，对所述全息干板的耦入区域进行曝光，以得到耦入光栅；
按照预设角度，旋转所述全息干板；
保持所述第一光束和所述第二光束的方向不变，对旋转后的全息干板的耦出区域进行曝光，以得到耦出光栅；
和/或，
所述全息干板还包括预先分配的耦入区域，所述全息膜还包括预先分配的耦出区域；
所述制作方法还包括：
在对所述全息干板的转折区域进行所述第一次曝光的同时，对所述全息干板的耦入区域进行曝光，以得到耦入光栅；
在对所述全息膜的转折区域进行所述第二次曝光的同时，对所述全息膜的耦出区域进行曝光，以得到耦出光栅。
13.一种二维扩瞳体全息光波导的制作方法，其特征在于，
提供全息膜，其中，所述全息膜为涂覆有感光材料的透明膜，所述全息膜包括预先分配的两个转折区域；
采用相互相干的第一光束和第二光束对所述全息膜的两个转折区域进行曝光；
按照预设角度，将曝光后的全息膜的两个转折区域切割并贴设于波导基底，以形成第一体全息光栅和第二体全息光栅。
14.一种用于制作权利要求1-7任一项所述的二维扩瞳体全息光波导的制作装置，其特征在于，包括：
光源，用于输出曝光光束；
直角棱镜，其斜面用于贴设全息干板或全息膜；
分束系统，设置在所述光源的出光方向上，用于将所述曝光光束分束为第一光束和第二光束，
其中，所述第一光束通过所述直角棱镜的一直角面耦入到所述直角棱镜并照射到所述全息干板或所述全息膜的一面，所述第二光束垂直照射到所述全息干板或所述全息膜的另一面。
15.根据权利要求14所述的制作装置，其特征在于，还包括：
两个光阑，分别设置在所述全息干板或所述全息膜的两面上，以分别调整所述第一光束和所述第二光束的出光分布，
和/或，
至少两片衰减片，存在至少一片衰减片设置在所述全息干板或所述全息膜的一面，存在至少一片衰减片设置所述全息干板或所述全息膜的另一面。
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