KR20220035228A

KR20220035228A - 홀로그래픽 도파관

Info

Publication number: KR20220035228A
Application number: KR1020227005434A
Authority: KR
Inventors: 잭키 린 밀스; 슈레야스 포트니스; 티모시 폴 보디야; 스테판 알렉산더
Original assignee: 구글 엘엘씨
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2020-08-17
Publication date: 2022-03-21
Also published as: EP3990956A1; CN115087898A; JP7353465B2; US20220299772A1; WO2021030908A1; JP2022544331A; EP3990956A4

Abstract

도파관은 사이에 배리어 층을 갖는 적어도 제1 포토폴리머 층 및 제2 포토폴리머과 제1 및 제2 포토폴리머에 각각 오버레이되는 제1 투명 층 및 제2 투명 층을 포함한다. 도파관은 적어도 하나의 홀로그래픽 인커플러 및 적어도 하나의 홀로그래픽 아웃커플러를 또한 포함할 수 있고, 각각은 제1 파대역 내의 광에 응답하며 제1 파대역 외부의 광에 응답하지 않도록 구성되고, 또한 투과형 또는 반사형으로 구성된다.

Description

홀로그래픽 도파관

본 발명은 홀로그래픽 도파관에 관한 것이다.

도파관은 내부 전반사(TIR)에 의해 도파관의 체적 내에서 광이 이동하도록 지향시키는 광학 부재이다. 즉, 도파관의 경계부에 각도 범위 내의 각도로 충돌하는 도파관 내의 광은 도파관 내부로 다시 반사되어 도파관의 체적 내에 머무르게 된다. 도파관은 일반적으로 광원으로부터 광을 수신하고 내부 전반사에 필요한 각도 범위 내의 각도로 도파관의 체적 내로 수신된 광을 재지향시키는 인커플러를 포함한다.

도파관은 또한 도파관 내에서 광을 수신하고 내부 전반사에 필요한 각도 범위를 벗어나는 각도로 이동하도록 광을 재지향시키는 아웃커플러를 포함할 수 있다. 따라서, 아웃커플러에 충돌하는 도파관 내에서 이동하는 광은 도파관의 체적을 빠져나가도록 재지향될 수 있다.

도파관은, 도파관 외부 환경의 광이 도파관을 통해 이동하고 도파관 내에서 이동하는 광과 "결합"되도록 하는 광학 결합기를 형성하기 위해 투명 캐리어 물질과 결합되거나 이에 통합될 수 있다. 광학 결합기를 사용자의 눈 앞에 위치시키기 위해 사용자가 착용하도록 구성된 웨어러블 헤드-업 디스플레이 장치(WHUD)는 도파관 내의 광이 나타내는 이미지가 WHUD를 통해 사용자가 보는 환경을 오버레이하는 이미지로 WHUD의 사용자에게 투영하도록 하고, 생성된 합성 뷰는 또한 증강 현실(AR)로 공지되어 있다.

본 개시는 첨부된 도면을 참조함으로써 당업자에게 더 잘 이해되고 그 수많은 특징 및 이점이 명백해진다. 다른 도면에서 동일한 도면부호를 사용하는 것은 유사하거나 동일한 항목을 나타낸다.
도 1은 일부 실시예들에 따른 도파관을 수용하는 광학 결합기를 구비한 웨어러블 헤드-업 디스플레이의 평면 절단 개략도이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 투과형 홀로그래픽 인커플러 및 투과형 홀로그래픽 아웃커플러를 갖는 도파관 시스템의 직교 단면도이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 반사형 홀로그래픽 인커플러 및 반사형 홀로그래픽 아웃커플러를 갖는 도 2의 홀로그래픽 도파관 시스템의 직교 단면도이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른 동일한 포토폴리머 층에 다중 홀로그래픽 인커플러 및 홀로그래픽 아웃커플러를 갖는 도 2의 홀로그래픽 도파관 시스템의 직교 측면도이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 홀로그래픽 인커플러 및 홀로그래픽 아웃커플러를 갖는 다른 홀로그래픽 도파관 시스템의 직교 단면도이다.
도 6은 일부 실시예들에 따른 다중 인커플러 및 아웃커플러를 포함하는 익스팬더 영역을 구현하는 도파관을 도시하는 직교 정면도이다.
도 7 내지 도 13은 일부 실시예들에 따른 도파관이 투명 캐리어에 의해 유지되는 광학 결합기의 평면 절단도이다.

도파관은 함께 결합된 포토폴리머의 층으로 형성될 수 있으며, 이는 도파관 내에서 광의 전파를 촉진하는 광학 특성을 갖는 층 스택을 형성하기 위해 다른 물질의 층에 추가로 결합될 수 있다. 특정 포토폴리머는 특정 파장과 광의 각도에 노출되어 포토폴리머에 간섭 패턴이 형성될 수 있다. 이러한 간섭 패턴은 "홀로그램"이라고 지칭하며 포토폴리머 층에서 파장-민감성 격자를 형성하도록 구성될 수 있다. 도파관에 형성된 홀로그램은 광의 협파대역 내의 파장을 가진 광을 선택적으로 전달, 반사 또는 재지향시킨다. 이러한 홀로그램은 홀로그램이 광을 단일 회절 차수로 유도할 수 있는 효율성과 홀로그램이 다중-렌즈 시스템과 유사하게 기능하지만 평면에서 구현될 수 있기 때문에 도파관을 위한 인커플러 또는 아웃커플러로 사용되므로 도파관의 부피를 줄일 수 있다.

도 1 내지 도 13은 특정 파대역 내의 광을 도파관 내로 선택적으로 지향시키기 위한 홀로그래픽 인커플러 및 도파관 밖으로 광을 지향시키기 위한 홀로그래픽 아웃커플러를 사용하는 도파관의 예시적인 구현예들을 도시한다. 홀로그래픽 인커플러와 아웃커플러는 반사형 또는 투과형으로 구성될 수 있으며, 그 결과 도파관 내의 광이 일반적으로 사용자의 눈을 향해 도파관 외부로 지향되기 전에 도파관 내의 다른 광학 경로를 따라 지향된다. 본원 명세서에 설명된 도파관이 WHUD의 일부로 활용되기 위해, 도파관이 투명 캐리어 물질에 결합되거나 통합되어서 광학 결합기를 형성하며, 도파관은 이미지가 광학 결합기를 통해 사용자에게 보이는 환경을 오버레이하는 것처럼 보이게 하기 위해 사용자에게 이미지를 표시할 수 있도록 사용자의 눈의 전방의 프레임에 의해 유지되는 렌즈-유형 구조물로 구현될 수 있다.

도 1은 도파관(116, 118)을 사용하는 WHUD(100)의 평면 절단 개략도이다. WHUD(100)는 사용자의 머리의 제1 측에 위치되는 제1 암(102), 사용자의 머리의 제2 측에 위치되는 제2 암(104) 및 사용자의 머리의 전방 측(즉, 사용자의 눈(들) 앞)에 위치되는 전방 프레임(106)을 포함한다. 전방 프레임(106)은 예를 들어, 힌지에 의해 제1 암(102) 및 제2 암(104) 각각에 결합된다. 도 1에 도시된 프레임(106)은 도파관이 도시된 프레임(106)의 부분 아래에서 지지되도록 하기 위해 안경과 유사한 형상을 갖도록 구성될 수 있다. WHUD(100)에서, 도파관(116, 118) 각각은 광학 결합기 또는 "렌즈"를 형성하기 위해 투명 광학 캐리어에 의해 유지될 수 있다. 이러한 렌즈는 평면형 또는 곡면형일 수 있다. 광학 결합기는 또한 사용자에게 처방 광 보정(즉, 통과하는 광에 광 파워를 가함) 또는 비-처방(즉, 통과하는 광에 광 파워를 가하지 않음)을 제공하도록 구성될 수 있다.

제1 암(102)은 제1 광 엔진(108)을 포함하고, 제2 암(104)은 제2 광 엔진(110)을 포함한다. 제1 및 제2 광 엔진(108, 110)은 각각 제1 및 제2 암(102, 104) 내에 수용되거나 이에 결합될 수 있다. 전방 프레임(106)은 제1 도파관(116) 및 제2 도파관(118)을 지지하도록 구성된다. 제1 및 제2 광 도파관(116, 118)은 전방 프레임(106) 내에 수용되거나 이에 결합될 수 있다.

제1 광 엔진(108)은 사용자가 볼 디스플레이 컨텐츠(예를 들어, 이미지 또는 비디오 컨텐츠)를 나타내는 제1 디스플레이 광(122)을 출력하도록 구성된다. 제1 디스플레이 광(122)은 사용자가 디스플레이 콘텐츠를 볼 수 있도록 사용자의 제1 눈(120)을 향해 제1 도파관(116)에 의해 재지향된다. WHUD(100)의 경우에, 제1 도파관(116)은 인커플러(130) 및 아웃커플러(132)를 포함하는 도파관 결합기를 포함한다. 제1 광 엔진(108)으로부터의 제1 디스플레이 광(122)은 인커플러(130)에 충돌하여 제1 도파관(116)으로 재지향되고, 여기서 제1 디스플레이 광(122)은 TIR에 의해 도파관을 통해 안내된다. 이어서, 도파관(116) 내의 제1 디스플레이 광(122)은 아웃커플러(132)에 충돌하고, 아웃커플러(132)는 제1 디스플레이 광(122)을 도파관(116) 외부로 그리고 사용자의 제1 눈(120)을 향해 재지향시킨다.

유사하게는, 제2 도파관(118)은 인커플러(134) 및 아웃커플러(136)를 포함한다. 제2 광 엔진(110)으로부터의 제2 디스플레이 광(124)은 인커플러(134)에 충돌하여 제2 도파관(118)으로 재지향되고, 여기서 제2 디스플레이 광(124)은 내부 전반사에 의해 도파관(118)을 통해 안내된다. 이어서, 도파관(118) 내의 제2 디스플레이 광(124)은 아웃커플러(136)에 충돌하고, 아웃커플러(132)는 제2 디스플레이 광(124)을 도파관(118) 외부로 그리고 사용자의 제2 눈(126)을 향해 재지향시킨다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같은 WHUD(100)는 쌍안 디스플레이로서, 제1 디스플레이 광(122)을 제1 눈(120)에 제공하는 제1 광 엔진(108) 및 제1 도파관(116)이 제공되고, 제2 디스플레이 광(124)을 제2 눈(126)에 제공하는 제2 광 엔진(110) 및 제2 도파관(118)이 제공된다. 그러나, 단안 디스플레이는 제1 광 엔진(108) 및 제1 도파관(116)의 세트 또는 제2 광 엔진(110) 및 제2 도파관(118)의 세트 중 하나의 세트를 제거함으로써 구현될 수 있다.

도 2는 도파관(202) 내에 투과형 홀로그래픽 인커플러(204, 206) 및 투과형 홀로그래픽 아웃커플러(208, 230)를 포함하는 홀로그래픽 도파관 시스템(200)의 직교 단면을 도시한다. 본원 명세서에 기술된 홀로그래픽 도파관의 맥락에서, "인커플러"는 입력 광을 수신하고 도파관의 전반사 조건을 충족하도록 입력 광을 재지향시키는 부재를 지칭한다. 즉, 입력 광은 경계부를 통과하지 않고 도파관의 경계부에 의해 빛이 반사될 각도 범위 내로 인커플러에 의해 재지향된다. 본원 명세서에 기술된 홀로그래픽 도파관의 맥락에서, "아웃커플러"는 도파관 내에서 이동하는 광을 수신하고 도파관의 전반사 조건을 충족하지 않도록 수신된 광을 재지향시키는 부재를 지칭한다. 즉, 수신된 광은 광이 경계부를 통과하도록 하기 위해 도파관의 경계부에 의해 광이 반사될 각도 범위를 벗어나도록 아웃커플러에 의해 재지향된다. 위의 관점에서 볼 때, "인커플러"는 본질적으로 외부 광을 도파관 내에서 이동하도록 재지향시키고, "아웃커플러"는 본질적으로 도파관을 떠나도록 도파관 내의 광을 재지향시킨다.

도파관(202)은 제1 포토폴리머 층(210), 제2 포토폴리머 층(220) 및 제1 포토폴리머 층(210)과 제2 포토폴리머 층(220) 사이에 위치되는 배리어 층(240)을 포함한다. 도파관(202)은 또한 제1 투명 층(260) 및 제2 투명 층(270)을 포함한다. 제1 포토폴리머 층(210), 제2 포토폴리머 층(220) 및 배리어 층(240)은 제1 투명 층(260)과 제2 투명 층(270) 사이에 배치된다. 바람직하게는, 제1 포토폴리머 층(210), 제2 포토폴리머 층(220), 배리어 층(240), 제1 투명 층(260) 및 제2 투명 층(270) 각각은 도파관(202)을 통해 이동하는 광의 원하지 않는 굴절을 최소화하기 위해 동일하거나 유사한 굴절률을 가질 것이다. 따라서, 도파관(202)의 체적 내에서 내부 전반사하는 광은 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262) 또는 제2 투명층(270)의 최외측 표면(272)에서 반사될 것이다. 또한, 제1 포토폴리머 층(210), 제2 포토폴리머 층(220), 배리어 층(240), 제1 투명 층(260) 및 제2 투명 층(270)은 각각 평면형 또는 곡면형일 수 있다.

도 5를 참조하여 아래에서 설명되는 실시예에서와 같이, 추가적인 층들이 도파관(202)에 포함될 수 있다. 도 2에 도시된 도파관(202)의 층들은, 제1 포토폴리머 층(210)이 제1 투명 층(260)에 의해 유지되고, 배리어 층(240)이 제1 포토폴리머 층(210)에 의해 유지되며, 제2 포토폴리머 층(220)이 배리어 층(240)에 의해 유지되고, 제2 투명층(270)이 제2 포토폴리머 층(220)에 의해 유지되도록 서로 상부에 적층될 수 있다.

도파관 시스템(200)은 제1 파대역의 파장을 갖는 광(312) 및 제1 파대역과 상이한 제2 파대역의 파장을 갖는 광(314)을 출력하는 광원(310)을 포함한다. 예시의 용이함을 위해, 광(312)의 개별 파대역은 도면들에서 단일 광선으로 도시되고, 이에 대응하는 동작은 아래에서 설명된다. 바람직하게는, 제1 파대역과 제2 파대역은 중첩되지 않는다. 인커플러(204) 및 아웃커플러(208)는 제1 파대역 내의 광에 응답하고 제1 파대역 외부의 광에 응답하지 않을 수 있다. 인커플러(206) 및 아웃커플러(230)는 제2 파대역 내의 광에 응답하고 제2 파대역 외부의 광에 응답하지 않을 수 있다.

결과적으로, 인커플러(204)는 광(312)을 수신하고 광(312)을 도파관(202) 내에서 이동하도록 재지향시킬 수 있다. 이어서, 아웃커플러(208)는 도파관(202)에서 이동하는 광(312)을 수신하고, 도파관(202)을 빠져나가도록 광(312)을 재지향시킬 수 있다. 유사하게는, 인커플러(206)는 광(314)을 수신하고 광(314)을 도파관(202) 내에서 이동하도록 재지향시킬 수 있다. 이어서, 아웃커플러(230)는 도파관(202)에서 이동하는 광(314)을 수신하고, 도파관(202)을 빠져나가도록 광(314)을 재지향시킬 수 있다. 인커플러(204)는 제1 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않기 때문에, 광(314)은 영향을 받지 않고 인커플러(204)를 통과할 수 있다. 이는 도파관이 협파대역 광원의 선택된 세트를 중심으로 설계될 수 있도록 하며, 광의 협파대역 각각은 도파관 내의 인커플링 및 아웃커플링 홀로그램의 대응하는 세트를 갖는다.

도 2에 도시된 각각의 인커플러는 포토폴리머 층들에 직교하는 제1 축(280)을 따라 서로 측방향으로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 포토폴리머 층(210)과 제2 포토폴리머 층(220)은 서로 평행하고, 제1 인커플러(204) 및 제2 인커플러(206)는 제1 포토폴리머 층(210) 및 제2 포토폴리머 층(220)에 직교하는 제1 축(280)을 따라 서로 정렬된다. 이는 광원(310)이 광(312)과 광(314)을 도파관(202)의 동일한 영역으로 출력하도록 하여 광(312)과 광(314)이 모두 제1 인커플러(204)에 입사하지만, 광(312)은 제1 인커플러(204)로부터 굴절되는 반면 광(314)은 변경없이 제1 인커플러(204)에서 제2 인커플러(206)로 투과된다.

유사하게는, 도 2에 도시된 각각의 아웃커플러는 포토폴리머 층들에 직교하는 제2 축(282)을 따라 서로 측방향으로 정렬될 수 있다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 아웃커플러(208) 및 제2 아웃커플러(230) 각각은 제1 포토폴리머 층(210) 및 제2 포토폴리머 층(220)에 직교하는 제2 축(306)을 따라 서로 정렬된다. 이는 도파관(202) 내에서 이동하는 광(312) 및 광(314)이 디스플레이 영역 위로 아웃커플링되도록 한다. 각각의 인커플러는 일반적으로 위에서 상술한 바와 같이 서로 정렬될 수 있지만, 각각의 인커플러는 도파관(202)의 상이한 층들 내에서 반드시 동일한 영역을 차지할 필요는 없다. 예를 들어, 광원(310)은 도파관(202)에 대해 비스듬한 각도로 위치될 수 있어서, 인커플러가 일반적으로 정렬되더라도 각각의 인커플러가 약간 다른 영역을 차지하도록 위치된다.

도 2에 도시된 각각의 인커플러 및 아웃커플러는 투과형 홀로그램이다. 투과형 홀로그램에서, 해당 파장에 작용하도록 구성된 특정 인커플러 또는 아웃커플러에 입사하는 특정 파장의 광은 인커플러 또는 아웃커플러를 통과하지만 굴절되어 다른 각도로 이동한다. 그러나, 도 3을 참조하여 아래에서 논의되는 바와 같이, 반사성인 도파관(202)의 층에 홀로그램을 표시하는 것도 가능하다.

도 2의 다음 설명에서, 광학 경로의 "제1 섹션"은 제1 광(312) 또는 제2 광(314)에 의해 광이 도파관(202)에 들어가는 지점에서 반사 영역(284)으로 이동하는 경로를 지칭한다. "제2 섹션"은 반사 영역(284)에서 반사 영역(286)으로 광의 표현에 의해 이동된 경로에 해당한다. "제3 섹션"은 반사 영역(286)에서 반사 영역(288)으로 광의 표현에 의해 이동된 경로를 지칭한다. "제4 섹션"은 반사 영역(288)에서 광의 표현이 도파관(202)을 빠져나가는 지점으로 광의 표현에 의해 이동된 경로에 해당한다. 광학 경로의 제1 섹션에서 제4 섹션의 세부 사항은 아래에 설명되어 있다. 본원 명세서에 설명된 반사 영역들은 도파관의 나머지 부분에 비해 고유한 특성을 갖지 않는다. 오히려, "반사 영역"이라는 용어는 도파관의 경계부에서 광이 내부 전반사되는 도파관의 영역을 묘사하는 것을 의미하며, 도파관에 진입하는 광의 입사각 및 홀로그래픽 인커플러의 재지향 각도에 따라 도파관의 경계부 상의 어느 곳이든 생각할 수 있다. 광원(310)으로부터의 광이 도파관에 진입하면, 광이 도파관(202)의 층들 및 표면들을 투과 및/또는 굴절 및/또는 반사됨에 따라, 예를 들어, 편광 방향과 같은 광의 속성이 변경될 수 있으므로, 광의 "표현"으로 설명된다.

도파관(202)의 제1 홀로그래픽 인커플러(204) 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러(208)는 도파관(202)에 진입하는 제1 파대역의 파장을 갖는 제1 광(312)에 대한 제1 광학 경로를 정의한다. 제1 광학 경로는 제1 광(312)이 제1 투명 층(260)을 통과하고, 제1 홀로그래픽 인커플러(204)에 의해 재지향되며, 제1 배리어 층(240)을 통과하고, 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하며, 제2 투명 층(270)에 진입하고, 반사 영역(284)에서 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 내부 전반사되는 제1 섹션을 포함한다. 제1 광학 경로는, (반사 영역(284)에서) 제2 투명 층(270)의 최외측 표면에 의해 반사된 제1 광(312)의 표현이 제2 투명 층(270)을 빠져나와 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 투명 층(260)에 진입하며, 반사 영역(286)에서 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 내부 전반사되는 제2 섹션을 포함한다. 제1 광학 경로는, 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 반사된 제1 광(312)의 표현이 제1 투명 층(260)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제2 투명 층(270)에 진입하며, 반사 영역(288)에서 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 내부 전반사되는 제3 섹션을 포함한다. 제1 광학 경로는 또한, 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 반사된 제1 광(312)의 표현이 제2 투명 층(270)을 빠져나와 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제1 홀로그래픽 아웃커플러(208)에 의해 재지향되고, 제1 투명층(260)을 통과하여 도파관(202)을 빠져나가는 제4 섹션을 포함한다.

도 2는 또한 도파관(202)에 진입하는 제2 파대역의 파장을 갖는 제2 광(314)에 대한 제2 광학 경로를 도시한다. 제2 광학 경로는 제2 광(314)이 제1 투명 층(260)을 통과하고, 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하며, 제1 배리어 층(240)을 통과하고, 제2 홀로그래픽 인커플러(206)에 의해 재지향되며, 제2 투명 층(270)에 진입하고, 반사 영역(284)에서 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 내부 전반사되는 제1 섹션을 포함한다. 제2 광학 경로는, 제2 투명 층(270)의 최외측 표면에 의해 반사된 제2 광(314)의 표현이 제2 투명 층(270)을 빠져나와 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 투명 층(260)에 진입하며, 반사 영역(286)에서 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 내부 전반사되는 제2 섹션을 포함한다. 제2 광학 경로는, 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 반사된 제2 광(314)의 표현이 제1 투명 층(260)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제2 투명 층(270)에 진입하며, 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 내부 전반사되는 제3 섹션을 포함한다. 제2 광학 경로는 또한, 제2 투명 층(270)의 최외측 표면에 의해 반사된 제2 광(314)의 표현이 제2 투명 층(270)을 빠져나와 제2 홀로그래픽 아웃커플러(230)에 의해 재지향되고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 투명층(260)을 통과하여 도파관(202)을 빠져나가는 제4 섹션을 포함한다.

도 3은 도 2를 참조하여 위에서 논의된 유사한 층들을 갖는 도파관(302) 및 광원(310)을 포함하는 도파관 시스템(300)의 직교 단면도이다. 도파관(302)은 제1 포토폴리머 층(210)에 표시된 제1 홀로그래픽 인커플러(320) 및 제1 포토폴리머 층(210)에 표시된 제1 홀로그래픽 아웃커플러(322)를 포함한다. 도파관(302)은 또한 제2 포토폴리머 층(220)에 표시된 제2 홀로그래픽 인커플러(324) 및 제2 포토폴리머 층(220)에 표시된 제2 홀로그래픽 아웃커플러(326)를 포함한다. 도 2에 도시된 투과형 홀로그램 인커플러(204, 206)와 대조적으로, 도 3에 도시된 인커플러 및 아웃커플러 각각은 반사형 홀로그램이다. 즉, 도 3에 도시된 소정의 인커플러 또는 아웃커플러에 입사되는 광은 각각의 인커플러 또는 아웃커플러에서 반사되어 일반적으로 광이 시작된 방향으로 되돌아가지만 다른 각도로 이동한다. 인커플러 및 아웃커플러에 대한 반사형 홀로그램의 사용은 후술하는 바와 같이 도파관(302) 내에서 이동하는 광에 대한 광학 경로를 생성한다.

도파관 시스템(300)은 제1 파대역의 파장을 갖는 광(312) 및 제1 파대역과 상이한 제2 파대역의 파장을 갖는 제2 광(314)을 출력하는 광원(310)을 포함한다. 바람직하게는, 제1 파대역과 제2 파대역은 중첩되지 않는다. 인커플러(320) 및 아웃커플러(322)는 제1 파대역 내의 광에 응답하고 제1 파대역 외부의 광에 응답하지 않는다. 인커플러(324) 및 아웃커플러(326)는 제2 파대역 내의 광에 응답하고 제2 파대역 외부의 광에 응답하지 않는다.

결론적으로, 인커플러(320)는 광(312)을 수신하고 광(312)을 도파관(302) 내에서 이동하도록 재지향시킨다. 이어서, 아웃커플러(322)는 도파관(302)에서 이동하는 광(312)을 수신하고, 도파관(302)을 빠져나가도록 광(312)을 재지향시킨다. 유사하게는, 인커플러(324)는 광(314)을 수신하고 광(314)을 도파관(302) 내에서 이동하도록 재지향시킨다. 이어서, 아웃커플러(326)는 도파관(302)에서 이동하는 광(314)을 수신하고, 도파관(302)을 빠져나가도록 광(314)을 재지향시킨다. 인커플러(320)는 제1 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않기 때문에, 광(314)은 영향을 받지 않고 인커플러(320)를 통과한다. 이는 도파관(302)이 협파대역 광원의 선택된 세트를 중심으로 설계될 수 있도록 하며, 광의 협파대역 각각은 도파관(302) 내의 인커플링 및 아웃커플링 홀로그램의 대응하는 세트를 갖는다.

이하의 도 3의 설명에서, "제1 섹션"은 광(312, 314)들이 도파관(302)에 진입하는 지점에서 반사 영역(330)으로 제1 광(312) 또는 제2 광(314)에 의해 이동된 경로에 해당한다. "제2 섹션"은 반사 영역(330)에서 반사 영역(332)으로 제1 또는 제2 광(312, 314)의 표현에 의해 이동된 경로에 해당한다. "제3 섹션"은 반사 영역(332)에서 반사 영역(334)으로 제1 또는 제2 광(312, 314)의 표현에 의해 이동된 경로에 해당한다. "제4 섹션"은 반사 영역(334)에서 제1 또는 제2 광(312, 314)의 표현이 도파관(302)을 빠져나가는 지점으로 제1 또는 제2 광(312, 314)의 표현에 의해 이동된 경로에 해당한다.

제1 홀로그래픽 인커플러(320) 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러(322)는 도파관(302)에 진입하는 제1 파대역의 파장을 갖는 제1 광(312)에 대한 제1 광학 경로를 정의한다. 제1 광학 경로는, 제1 광(312)이 제1 투명 층(260)을 통과하고, 제1 홀로그래픽 인커플러(320)에 의해 다시 제1 투명 층(260)으로 반사되며, 반사 영역(330)에서 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 내부 전반사되는 제1 섹션을 포함한다. 제1 광학 경로는, 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 반사된 제1 광(312)의 표현이 제1 투명 층(260)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제2 투명 층(270)에 진입하며, 반사 영역(332)에서 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 내부 전반사되는 제2 섹션을 포함한다. 제1 광학 경로는, 반사 영역(332)에서 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 반사된 제1 광(312)의 표현이 제2 투명 층(270)을 빠져나와 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 투명 층(260)에 진입하며, 반사 영역(334)에서 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 내부 전반사되는 제3 섹션을 포함한다. 제1 광학 경로는 또한, 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 반사된 제1 광(312)의 표현이 제1 투명 층(260)을 빠져나와 제1 홀로그래픽 아웃커플러(322)에 의해 다시 제1 투명 층(260)으로 반사되고, 제1 투명층(260)을 통과하여 도파관(302)을 빠져나가는 제4 섹션을 포함한다.

도 3는 또한 도파관(302)에 진입하는 제2 파대역의 파장을 갖는 제2 광(314)에 대한 제2 광학 경로를 도시한다. 제2 광학 경로는, 제2 광(314)이 제1 투명 층(260)을 통과하고, 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하며, 제1 배리어 층(240)을 통과하고, 제2 홀로그래픽 인커플러(332)에 의해 다시 제1 배리어 층(240)으로 반사되며, 제1 배리어 층(240)을 통과하고, 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하며, 제1 투명 층(260)에 진입하고, 반사 영역(330)에서 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 내부 전반사되는 제1 섹션을 포함한다. 제2 광학 경로는, 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 반사된 제2 광(314)의 표현이 제1 투명 층(260)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제2 투명 층(270)에 진입하며, 반사 영역(332)에서 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 내부 전반사되는 제2 섹션을 포함한다. 제2 광학 경로는, 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 반사된 제2 광(314)의 표현이 제2 투명 층(270)을 빠져나와 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 투명 층(260)에 진입하며, 반사 영역(334)에서 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 내부 전반사되는 제3 섹션을 포함한다. 제2 광학 경로는, 제1 투명 층(260)의 최외측 표면에 의해 반사된 제2 광(314)의 표현이 제1 투명 층(260)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제2 홀로그래픽 아웃커플러(326)에 의해 다시 제1 배리어 층(240)으로 반사되고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 투명 층(260)을 통과하여 도파관(302)을 빠져나가는 제4 섹션을 포함한다.

인커플러(320) 및 인커플러(324) 각각은 제1 포토폴리머 층(210) 및 제2 포토폴리머 층(220)에 수직인 제1 축을 따라 정렬되는 것과 같이 서로 측방향으로 정렬될 수 있다. 또한, 아웃커플러(322) 및 아웃커플러(326) 각각은 제1 포토폴리머 층(210) 및 제2 포토폴리머 층(220)에 수직인 제2 축을 따라 정렬되는 것과 같이 서로 측방향으로 정렬될 수 있다.

도 2 및 도 3은 각각 도파관(202) 또는 도파관(302) 내에서 3회 내부 전반사하는 제1 광(312) 및 제2 광(314)을 도시한다. 이 반사 횟수는 예시일 뿐이며 더 작거나 클 수 있다. 예를 들어, 도파관(202) 또는 도파관(302)에 커플링된 광은 주어진 응용에 대해 적절하게 한 번, 두 번, 다섯 번, 열 번, 스무 번 또는 그 이상으로 내부 전반사될 수 있다.

또한, 도 2 및 도 3 각각은 제1 파대역의 파장을 갖는 제1 광(312) 및 제1 파대역과 상이한 제2 파대역의 파장을 갖는 제2 광(314)을 출력하는 광원(310)을 도시한다. 그러나, 광원이 더 많은 파대역의 광을 방출하는 것이 가능하고, 도파관이 다른 파대역의 이러한 광을 지향시키는 것이 가능하다.

도 4는 도 2를 참조하여 위에서 논의된 유사한 층들을 갖고, 동일한 포토폴리머 층에 다중 인커플러 및 아웃커플러를 갖는 도파관(402)을 포함하는 도파관 시스템(400)의 직교 단면도이다. 도파관 시스템(400)은 제1 파대역의 파장을 갖는 광(412), 제2 파대역의 파장을 갖는 제2 광(414) 및 제3 파대역의 파장을 갖는 제3 광(416)을 출력하는 광원(410)을 포함한다. 제1 파대역, 제2 파대역 및 제3 파대역은 서로 다르며, 서로 중첩되지 않는 것이 바람직하다.

제1 포토폴리머 층(210)은 제1 광(412)을 도파관(402)으로 재지향시키는 제1 홀로그래픽 인커플러(204) 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러(208)를 포함한다. 제2 포토폴리머 층(220)은 제2 광(414)을 도파관(402)으로 재지향시키는 제2 홀로그래픽 인커플러(206) 및 제2 홀로그래픽 아웃커플러(230)를 포함한다. 또한, 도파관(402) 내의 제1 포토폴리머 층(210)은 제3 광(416)을 도파관(402)으로 재지향시키는 제3 홀로그래픽 인커플러(214) 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러(218)를 포함한다.

도 4에 도시된 제3 광학 경로에 대한 이하의 설명에서, "제1 섹션"은 제3 광(416)이 도파관(402)에 진입하는 지점에서 반사 영역(420)으로 제3 광(416)에 의해 이동된 경로에 해당한다. "제2 섹션"은 반사 영역(420)에서 반사 영역(422)으로 제3 광(416)의 표현에 의해 이동된 경로에 해당한다. "제3 섹션"은 반사 영역(422)에서 반사 영역(424)으로 제3 광(416)의 표현에 의해 이동된 경로에 해당한다. "제4 섹션"은 반사 영역(424)에서 제3 광(416)의 표현이 도파관(402)을 빠져나가는 지점으로 제3 광(416)의 표현에 의해 이동된 경로에 해당한다.

제3 홀로그래픽 인커플러(214) 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러(218)는 도파관(402)에 진입하는 제3 파대역의 파장을 갖는 제3 광(416)에 대한 제3 광학 경로를 정의한다. 제3 광학 경로는, 제3 광(416)이 제1 투명 층(260)을 통과하고, 제3 홀로그래픽 인커플러(214)에 의해 재지향되며, 제1 배리어 층(240)을 통과하고, 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하며, 제2 투명 층(270)에 진입하고, 반사 영역(420)에서 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 내부 전반사되는 제1 섹션을 포함한다. 제3 광학 경로는, 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 반사된 제3 광(416)의 표현이 제2 투명 층(270)을 빠져나와 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 투명 층(260)에 진입하며, 반사 영역(422)에서 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 내부 전반사되는 제2 섹션을 포함한다. 제3 광학 경로는, 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 반사된 제3 광(416)의 표현이 제1 투명 층(260)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제2 투명 층(270)에 진입하며, 반사 영역(424)에서 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 내부 전반사되는 제3 섹션을 포함한다. 제3 광학 경로는 또한, 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 반사된 제3 광(416)의 표현이 제2 투명 층(270)을 빠져나와 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제3 홀로그래픽 아웃커플러(218)에 의해 재지향되고, 제1 투명층(260)을 통과하여 도파관(402)을 빠져나가는 제4 섹션을 포함한다.

도 4는 각각의 홀로그램 인커플러와 홀로그램 아웃커플러를 투과형 홀로그램으로 도시하고 있다. 그러나, 홀로그램 인커플러 및 아웃커플러 중 임의의 것은 도 2를 참조하여 설명된 것과 같은 반사형 홀로그램일 수 있다. 특히, 제1 홀로그래픽 인커플러(204) 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러(208)는 도 3에 도시된 제1 광학 경로에 따른 것과 같이 그리고 위에서 설명한 바와 같이, 제1 홀로그래픽 인커플러(320) 및 제1 홀로그램 아웃커플러(322)가 도파관(302)을 통해 제1 광(312)을 재지향시키는 방식과 유사하게 도파관(402)을 통해 제1 광(412)을 재지향시키는 반사형 홀로그램일 수 있다. 제2 홀로그래픽 인커플러(206) 및 제2 홀로그래픽 아웃커플러(230)는 도 3에 도시된 제2 광학 경로에 따른 것과 같이 그리고 위에서 설명한 바와 같이, 제2 홀로그래픽 인커플러(324) 및 제2 홀로그램 아웃커플러(326)가 도파관(302)을 통해 제2 광(314)을 재지향시키는 방식과 유사하게 도파관(402)을 통해 제2 광(414)을 재지향시키는 반사형 홀로그램일 수 있다.

추가적으로, 제3 홀로그래픽 인커플러(214) 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러(218)는 도파관(402)에 진입하는 제3 파대역의 파장을 갖는 제3 광(416)에 대한 대안적인 제3 광 경로를 정의하는 반사형 홀로그램일 수 있다. 대안적인 제3 광학 경로는, 제3 광(416)이 제1 투명 층(260)을 통과하고, 제3 홀로그래픽 인커플러(214)에 의해 다시 제1 투명 층(260)으로 반사되며, 제1 투명 층(260)의 최외측 표면에 의해 내부 전반사되는 제1 섹션을 포함한다. 대안적인 제3 광학 경로는, 제1 투명 층(260)의 최외측 표면에 의해 반사된 제3 광(416)의 표현이 제1 투명 층(260)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제2 투명 층(270)에 진입하며, 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 내부 전반사되는 제2 섹션을 포함한다. 대안적인 제3 광학 경로는, 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(272)에 의해 반사된 제3 광(416)의 표현이 제2 투명 층(270)을 빠져나와 제2 포토폴리머 층(220)을 통과하고, 제1 배리어 층(240)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(210)을 통과하고, 제1 투명 층(260)에 진입하며, 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 내부 전반사되는 제3 섹션을 포함한다. 대안적인 제3 광학 경로는, 제1 투명 층(260)의 최외측 표면(262)에 의해 반사된 제3 광(416)의 표현이 제1 투명 층(260)을 빠져나와 제3 홀로그래픽 아웃커플러(218)에 의해 다시 제1 투명 층(260)으로 반사되고, 제1 투명층(260)을 통과하여 도파관(402)을 빠져나가는 제4 섹션을 포함한다.

도 4는 도파관(402) 내에서 3회 내부 전반사하는 제1, 제2 및 제3 광(412, 414, 416)을 각각 도시한다. 이 반사 횟수는 예시일 뿐이며 더 작거나 클 수 있다. 예를 들어, 도파관(402)에 커플링된 광은 주어진 응용에 대해 적절하게 한 번, 다섯 번, 열 번, 스무 번 또는 그 이상으로 내부 전반사될 수 있다.

도 4에 도시된 제1 인커플러(212)는 제1 포토폴리머 층(210)의 제3 인커플러(214)로부터 공간적으로 오프셋된 것으로서 도시되어 있다. 그러나, 실제로 제1 인커플러(212) 및 제3 인커플러(214)는 포토폴리머 층(210)에서 유사한 체적을 차지하도록 표시될 수 있다. 유사하게는, 제1 아웃커플러(216)는 제1 포토폴리머 층(210)의 제3 아웃커플러(218)로부터 공간적으로 오프셋된 것으로 도 4에 도시되어 있다. 그러나, 실제로 제1 아웃커플러(216) 및 제3 아웃커플러(218)는 제1 포토폴리머 층(210)에서 유사한 체적을 차지하도록 표시될 수 있다.

도파관(402)의 제1 포토폴리머 층(210)은 제1 포토폴리머 층(210)에 표시된 2개의 홀로그래픽 인커플러 및 2개의 홀로그래픽 아웃커플러를 포함한다. 제2 포토폴리머 층(220)이 상이한 각각의 파대역에 응답하는 2개의 홀로그래픽 인커플러 및 상기 상이한 각각의 파대역에 응답하는 2개의 아웃커플러를 포함하도록 유사한 특징이 제2 포토폴리머 층(220)에서 달성될 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제1 포토폴리머 층(210)은 단일 홀로그래픽 인커플러 및 단일 홀로그래픽 아웃커플러를 포함할 수 있는 반면, 제2 포토폴리머 층(220)은 2개의 홀로그래픽 인커플러 및 2개의 홀로그래픽 아웃커플러를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 구현예에서, 제1 포토폴리머 층(210)은 2개 이상의 홀로그래픽 인커플러 및 2개 이상의 홀로그래픽 아웃커플러를 포함할 수 있고, 제2 포토폴리머 층(220)은 2개 이상의 홀로그래픽 인커플러 및 2개 이상의 홀로그래픽 아웃커플러를 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하여 논의된 바와 같이, 인커플러(204), 인커플러(214) 및 인커플러(222) 각각은 제1 포토폴리머 층(210) 및 제2 포토폴리머 층(220)에 수직인 제1 축을 따라 정렬되는 것과 같이 서로 측방향으로 정렬될 수 있다. 또한, 아웃커플러(208), 아웃커플러(218) 및 아웃커플러(230) 각각은 제1 포토폴리머 층(210) 및 제2 포토폴리머 층(220)에 수직인 제2 축을 따라 정렬되는 것과 같이 서로 측방향으로 정렬될 수 있다.

도 5는 다른 도파관 시스템(500)의 직교 측면도이다. 반면, 도 5의 도파관 시스템(500)은 도 2의 도파관 시스템(200)과 유사하며, 도파관(502)은 추가 층들을 포함한다. 도파관(502)은 제1 포토폴리머 층(510), 제2 포토폴리머 층(520), 제3 포토폴리머 층(530), 제1 포토폴리머 층(510)과 제2 포토폴리머 층(520) 사이에 배치된 제1 배리어 층(540) 및 제2 포토폴리머 층(520)과 제3 포토폴리머 층(530) 사이에 배치된 제2 배리어 층(550)을 포함한다. 도파관(502)은 또한 제1 투명 층(560) 및 제2 투명 층(570)을 포함한다. 제1 포토폴리머 층(510), 제2 포토폴리머 층(520), 제3 포토폴리머 층(530), 배리어 층(540) 및 배리어 층(550)은 제1 투명 층(560)과 제2 투명 층(570) 사이에 배치된다. 바람직하게는, 제1 포토폴리머 층(510), 제2 포토폴리머 층(520), 제3 포토폴리머 층(530), 제1 배리어 층(540), 제2 배리어 층(550), 제1 투명 층(560) 및 제2 투명 층(570) 각각은 광이 층들 사이를 가로지를 때 도파관(502)을 통해 이동하는 광의 원하지 않는 굴절을 최소화하기 위해 동일하거나 유사한 굴절률을 가질 것이다. 또한, 제1 포토폴리머 층(510), 제2 포토폴리머 층(520), 제3 포토폴리머 층(530), 제1 배리어 층(540), 제2 배리어 층(550), 제1 투명 층(560) 및 제2 투명 층(570)은 각각 평면형 또는 곡면형일 수 있다.

도파관(502)은 제1 포토폴리머 층(510)에 표시된 제1 홀로그래픽 인커플러(512) 및 제1 포토폴리머 층(510)에 표시된 제1 홀로그래픽 아웃커플러(516)를 포함한다. 도파관은 또한 제2 포토폴리머 층(520)에 표시된 제2 홀로그램 인커플러(522), 제2 포토폴리머 층(520)에 표시된 제2 홀로그래픽 아웃커플러(526), 제3 포토폴리머 층(530)에 표시된 제3 홀로그램 인커플러(532) 및 제3 포토폴리머 층(530)에 표시된 제3 홀로그래픽 아웃커플러(536)를 포함한다.

도파관 시스템(500)은 또한 제1 파대역의 파장을 갖는 광(612), 제2 파대역의 파장을 갖는 제2 광(614) 및 제3 파대역의 파장을 갖는 제3 광(616)을 출력하는 광원(610)을 포함한다. 제1 파대역, 제2 파대역 및 제3 파대역은 서로 다르며, 서로 중첩되지 않는 것이 바람직하다. 제1 홀로그래픽 인커플러(512) 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러(516)는 제1 파대역 내의 광에 응답하고 제1 파대역 외부의 광에 응답하지 않는다. 제2 홀로그래픽 인커플러(522) 및 제2 홀로그래픽 아웃커플러(526)는 제2 파대역 내의 광에 응답하고 제2 파대역 외부의 광에 응답하지 않는다. 제3 홀로그래픽 인커플러(532) 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러(536)는 제3 파대역 내의 광에 응답하고 제3 파대역 외부의 광에 응답하지 않는다. 결과적으로, 제1 홀로그래픽 인커플러(512)는 제1 광(612)을 수신하고 제1 광(612)을 도파관(502) 내에서 이동하도록 재지향시킨다. 이어서, 제1 홀로그래픽 아웃커플러(516)는 도파관(502)에서 이동하는 제1 광(612)의 표현을 수신하고, 도파관(502)을 빠져나가도록 제1 광(612)의 표현을 재지향시킨다. 유사하게는, 제2 홀로그래픽 인커플러(522)는 제2 광(614)을 수신하고 제2 광(614)을 도파관(502) 내에서 이동하도록 재지향시킨다. 이어서, 제2 홀로그래픽 아웃커플러(526)는 도파관(502)에서 이동하는 제2 광(614)을 수신하고, 도파관(502)을 빠져나가도록 제2 광(614)의 표현을 재지향시킨다. 제1 홀로그래픽 인커플러(512)는 제1 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않기 때문에, 제2 광(614)은 영향을 받지 않고 제1 홀로그래픽 인커플러(512)를 통과한다. 유사하게는, 제3 홀로그래픽 인커플러(532)는 제3 광(616)을 수신하고 제3 광(616)을 도파관(502) 내에서 이동하도록 재지향시킨다. 이어서, 제3 홀로그래픽 아웃커플러(536)는 도파관(502)에서 이동하는 제3 광(616)의 표현을 수신하고, 도파관(502)을 빠져나가도록 제3 광(616)의 표현을 재지향시킨다. 제1 홀로그래픽 인커플러(512)는 제1 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않고, 제2 홀로그래픽 인커플러(522)는 제2 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않기 때문에, 제3 광(616)은 영향을 받지 않고 제1 홀로그래픽 인커플러(512) 및 제2 홀로그래픽 인커플러를 통과할 수 있다. 이는 도파관이 협파대역 광원의 선택된 세트를 중심으로 설계될 수 있도록 하며, 광의 협파대역 각각은 도파관 내의 인커플링 및 아웃커플링 홀로그램의 대응하는 세트에 의해 유도된다.

도 5에 도시된 광학 경로의 다음 설명에서, "제1 섹션"은 광(612, 614, 616)이 도파관(502)에 진입하는 지점에서 반사 영역(620)으로 제1, 제2 또는 제3 광(612, 614, 616)에 의해 이동된 경로에 해당한다. "제2 섹션"은 반사 영역(620)에서 반사 영역(622)으로 광(612, 614, 616)에 의해 이동된 경로에 해당한다. "제3 섹션"은 반사 영역(622)에서 반사 영역(624)으로 광(612, 614, 616)에 의해 이동된 경로에 해당하고, "제4 섹션"은 반사 영역(624)에서 광(612, 614, 616)이 도파관(502)을 빠져나가는 지점으로 광(612, 614, 616)에 의해 이동된 경로에 해당한다.

제1 홀로그래픽 인커플러(512) 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러(516)는 도파관(502)에 진입하는 제1 파대역의 파장을 갖는 제1 광(612)에 대한 제1 광학 경로를 정의한다. 제1 광학 경로는, 제1 광(612)이 제1 투명 층(560)을 통과하고, 제1 홀로그래픽 인커플러(512)에 의해 재지향되며, 제1 배리어 층(540)을 통과하고, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하며, 제2 배리어 층(550)을 통과하고, 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하며, 제2 투명 층(570)에 진입하고, 반사 영역(620)에서 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 내부 전반사되는 제1 섹션을 포함한다. 제1 광학 경로는, 제2 투명 층(270)의 최외측 표면(572)에 의해 반사된 제1 광(612)의 표현이 제2 투명 층(570)을 빠져나와 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 투명 층(560)에 진입하며, 반사 영역(622)에서 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 내부 전반사되는 제2 섹션을 포함한다. 제1 광학 경로는, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 반사된 제1 광(612)의 표현이 제1 투명 층(560)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 투명 층(570)에 진입하며, 반사 영역(624)에서 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 내부 전반사되는 제3 섹션을 포함한다. 제1 광학 경로는, 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 반사된 제1 광(612)의 표현이 제2 투명 층(270)을 빠져나와 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제1 홀로그래픽 아웃커플러(516)에 의해 재지향되고, 제1 투명층(560)을 통과하여 홀로그래픽 도파관(502)을 빠져나가는 제4 섹션을 포함한다.

도 5는 또한 도파관(502)에 진입하는 제2 파대역의 파장을 갖는 제2 광(614)에 대한 제2 광학 경로를 도시한다. 제2 광학 경로는, 제2 광(614)이 제1 투명 층(560)을 통과하고, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하며, 제1 배리어 층(540)을 통과하고, 제2 홀로그래픽 인커플러(522)에 의해 재지향되며, 제2 배리어 층(550)을 통과하고, 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하며, 제2 투명 층(570)에 진입하고, 반사 영역(620)에서 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 내부 전반사되는 제1 섹션을 포함한다. 제2 광학 경로는, 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 반사된 제2 광(614)의 표현이 제2 투명 층(570)을 빠져나와 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 투명 층(560)에 진입하며, 반사 영역(622)에서 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 내부 전반사되는 제2 섹션을 포함한다. 제2 광학 경로는, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 반사된 제2 광(614)의 표현이 제1 투명 층(560)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 투명 층(570)에 진입하며, 반사 영역(624)에서 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 내부 전반사되는 제3 섹션을 포함한다. 제2 광학 경로는, 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 반사된 제2 광(614)의 표현이 제2 투명 층(570)을 빠져나와 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제2 홀로그래픽 아웃커플러(526)에 의해 재지향되고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 투명층(560)을 통과하여 도파관(502)을 빠져나가는 제4 섹션을 포함한다.

도파관(502)의 제3 홀로그래픽 인커플러(532) 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러(536)는 또한 도파관(502)에 진입하는 제3 파대역의 파장을 갖는 제3 광(616)에 대한 제3 광학 경로를 정의한다. 제3 광학 경로는, 제3 광(616)이 제1 투명 층(560)을 통과하고, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하며, 제1 배리어 층(540)을 통과하고, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하며, 제2 배리어 층(550)을 통과하고, 제3 홀로그래픽 인커플러(532)에 의해 재지향되며, 제2 투명 층(570)에 진입하고, 반사 영역(620)에서 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 내부 전반사되는 제1 섹션을 포함한다. 제3 광학 경로는, 제2 투명 층의 최외측 표면(572)에 의해 반사된 제3 광(616)이 제2 투명 층(570)을 빠져나와 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 투명 층(560)에 진입하며, 반사 영역(622)에서 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 내부 전반사되는 제2 섹션을 포함한다. 제3 광학 경로는, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면에 의해 반사된 제3 광(616)의 표현이 제1 투명 층(560)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 투명 층(570)에 진입하며, 반사 영역(624)에서 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 내부 전반사되는 제3 섹션을 포함한다. 제3 광학 경로는 또한, 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 반사된 제3 광(616)의 표현이 제2 투명 층(570)을 빠져나와 제3 홀로그래픽 아웃커플러(536)에 의해 재지향되고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 투명층(560)을 통과하여 도파관(502)을 빠져나가는 제4 섹션을 포함한다.

도 5에 도시된 각각의 홀로그래픽 인커플러 및 홀로그래픽 아웃커플러는 투과형 홀로그램이다. 그러나, 홀로그래픽 인커플러 및 홀로그래픽 아웃커플러 중 임의의 것은 도 3에 예시된 것과 같은 반사형 홀로그램일 수 있다. 제1 홀로그래픽 인커플러(512) 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러(516)가 반사형 홀로그램인 경우 제1 광(612)에 대한 예시적인 제1 광학 경로가 아래에서 설명된다. 제2 홀로그래픽 인커플러(522) 및 제2 홀로그래픽 아웃커플러(526)가 반사형 홀로그램인 경우 제2 광(614)에 대한 예시적인 제2 광학 경로가 아래에서 설명된다. 제3 홀로그래픽 인커플러(532) 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러(536)가 반사형 홀로그램인 경우 제3 광(616)에 대한 예시적인 제3 광학 경로가 아래에서 설명된다.

반사형의 제1 홀로그래픽 인커플러(512) 및 반사형의 제1 홀로그래픽 아웃커플러(516)는 도파관(502)에 진입하는 제1 파대역의 파장을 갖는 제1 광(612)에 대한 제1 광학 경로를 정의할 수 있다. 제1 광학 경로는, 제1 광(612)이 제1 투명 층(260)을 통과하고, 제1 홀로그래픽 인커플러(512)에 의해 다시 제1 투명 층(260)으로 반사되며, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 내부 전반사되는 제1 섹션을 포함할 수 있다. 제1 광학 경로는, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 반사된 제1 광(612)의 표현이 제1 투명 층(560)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 투명 층(570)에 진입하며, 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 내부 전반사되는 제2 섹션을 포함할 수 있다. 제1 광학 경로는, 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 반사된 제1 광(612)의 표현이 제2 투명 층(570)을 빠져나와 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 투명 층(560)에 진입하며, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면에 의해 내부 전반사되는 제3 섹션을 포함할 수 있다. 제1 광학 경로는, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 반사된 제1 광(612)의 표현이 제1 투명 층(560)을 빠져나와 제1 홀로그래픽 아웃커플러(516)에 의해 다시 제1 투명 층(560)으로 반사되고, 제1 투명층(560)을 통과하여 도파관(502)을 빠져나가는 제4 섹션을 포함할 수 있다.

반사형의 제2 홀로그래픽 인커플러(522) 및 반사형의 제2 홀로그래픽 아웃커플러(526)는 도파관(502)에 진입하는 제2 파대역의 파장을 갖는 제2 광(614)에 대한 제2 광학 경로를 정의할 수 있다. 제2 광학 경로는, 제2 광(614)이 제1 투명 층(560)을 통과하고, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하며, 제1 배리어 층(540)을 통과하고, 제2 홀로그래픽 인커플러(522)에 의해 다시 제1 배리어 층(540)으로 반사되며, 제1 배리어 층(540)을 통과하고, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하며, 제1 투명 층(560)에 진입하고, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 내부 전반사되는 제1 섹션을 포함할 수 있다. 제2 광학 경로는, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 반사된 제2 광(614)의 표현이 제1 투명 층(560)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 투명 층(570)에 진입하며, 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 내부 전반사되는 제2 섹션을 포함할 수 있다. 제2 광학 경로는, 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 반사된 제2 광(614)의 표현이 제2 투명 층(570)을 빠져나와 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 투명 층(560)에 진입하며, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 내부 전반사되는 제3 섹션을 포함할 수 있다. 제2 광학 경로는, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 반사된 제2 광(614)의 표현이 제1 투명 층(560)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제2 홀로그래픽 아웃커플러(526)에 의해 다시 제1 배리어 층(540)으로 반사되고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 투명 층(560)을 통과하여 도파관(502)을 빠져나가는 제4 섹션을 포함할 수 있다.

반사형의 제3 홀로그래픽 인커플러(532) 및 반사형의 제3 홀로그래픽 아웃커플러(536)는 도파관(502)에 진입하는 제3 파대역의 파장을 갖는 제3 광(616)에 대한 제3 광학 경로를 정의할 수 있다. 제3 광학 경로는, 제3 광(616)이 제1 투명 층(560)을 통과하고, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하며, 제1 배리어 층(540)을 통과하고, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하며, 제2 배리어 층(550)을 통과하고, 제3 홀로그래픽 인커플러(532)에 의해 다시 제2 배리어 층(550)으로 반사되며, 제2 배리어 층(550)을 통과하고, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하며, 제1 배리어 층(540)을 통과하고, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하며, 제1 투명 층(560)에 진입하고, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 내부 전반사되는 제1 섹션을 포함할 수 있다. 제3 광학 경로는, 제1 투명 층(660)의 최외측 표면에 의해 반사된 제3 광(616)이 제1 투명 층(660)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 투명 층(570)에 진입하며, 제2 투명 층(570)의 최외측 표면(572)에 의해 내부 전반사되는 제2 섹션을 포함할 수 있다. 제3 광학 경로는, 제2 투명 층(570)의 최외측 표면에 의해 반사된 제3 광(616)이 제2 투명 층(570)을 빠져나와 제3 포토폴리머 층(530)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 투명 층(560)에 진입하며, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 내부 전반사되는 제3 섹션을 포함할 수 있다. 제3 광학 경로는, 제1 투명 층(560)의 최외측 표면(562)에 의해 반사된 제3 광(616)이 제1 투명 층(560)을 빠져나와 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제3 홀로그래픽 아웃커플러(536)에 의해 다시 제2 배리어 층(550)으로 반사되고, 제2 배리어 층(550)을 통과하며, 제2 포토폴리머 층(520)을 통과하고, 제1 배리어 층(540)을 통과하며, 제1 포토폴리머 층(510)을 통과하고, 제1 투명 층(560)을 통과하여 도파관(502)을 빠져나가는 제4 섹션을 포함할 수 있다.

또한, 도 5는 제1 광(612), 제2 광(614) 및 제3 광(616) 각각이 도파관(502) 내에서 3회 내부 전반사하는 것을 도시하고 있다. 이 반사 횟수는 예시일 뿐이며 더 작거나 클 수 있다. 예를 들어, 도파관(502)에 커플링된 광은 주어진 응용에 대해 적절하게 한 번, 다섯 번, 열 번, 스무 번 또는 그 이상으로 내부 전반사될 수 있다.

도 5에 도시된 구현예에서, 광원에 의해 제공되는 광의 각각의 파대역에 대한 홀로그래픽 인커플러 및 홀로그래픽 아웃커플러를 포함하는 각각의 포토폴리머 층이 제공된다. 이러한 구현예에서, 각각의 포토폴리머 층에 의해 지향될 광의 소망하는 파대역에 대한 성능, 효율 및 응답성을 최적화하기 위해 각각의 포토폴리머 층의 화학적 성질이 선택될 수 있다.

인커플러(512), 인커플러(522) 및 인커플러(532) 각각은 제1 포토폴리머 층(510), 제2 포토폴리머 층(520) 및 제3 포토폴리머 층(530)에 수직인 제1 축을 따라 정렬되는 것과 같이 서로 측방향으로 정렬될 수 있다. 또한, 아웃커플러(216), 아웃커플러(226) 및 아웃커플러(236) 각각은 제1 포토폴리머 층(510), 제2 포토폴리머 층(520) 및 제3 포토폴리머 층(530)에 수직인 제2 축을 따라 정렬되는 것과 같이 서로 측방향으로 정렬될 수 있다.

홀로그래픽 인커플러와 홀로그래픽 아웃커플러가 반사형 홀로그램인지 또는 투과형 홀로그램이든지, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5 각각은 광원으로부터 입력 광을 수신하고 도파관의 홀로그래픽 부재를 둘러싸는 투명 층의 외부 경계부로부터 내부 전반사하도록 입력 광을 재지향시키는 홀로그래픽 인커플러를 도시한다. 특히, 여기에서 도파관 내의 내부 전반사는 홀로그래픽 부재를 둘러싸는 투명 층의 경계부에서의 내부 전반사를 포함할 수 있으며, 홀로그램 부재 자체에서의 내부 전반사는 필요하지 않다. 이를 위해, 투명 층, 포토폴리머 층, 배리어 층 각각은 동일한 굴절률을 가질 수 있다.

도 6은 사출 동공 복제에 의해 아이 박스 확장을 달성하기 위해 익스팬더를 구현하는 예시적인 도파관(602)을 도시하는 직교 정면도이다. 도파관(602)은 스캐닝 레이저 프로젝터와 같이 광원으로부터 입력 광(632)을 수신하는 인커플러 영역(630)을 포함한다. 인커플러 영역(630)은 적어도 일 방향으로 도파관(602) 내에서 이동하도록 입력 광(632)을 재지향시킨다. 인커플러 영역(630)은 위에서 설명된 홀로그래픽 인커플러(204, 206, 212, 214, 222, 320, 324, 512, 522 또는 532)와 같이 서로 상부에 정렬된 복수의 홀로그래픽 인커플러를 포함한다. 도 6의 예에서, 적어도 하나의 홀로그래픽 인커플러의 제1 세트는 제1 익스팬더 영역(634)을 향해 이동하도록 입력 광(632)의 제1 서브세트(632-1)를 재지향시킨다. 홀로그래픽 인커플러의 제2 세트는 제2 익스팬더 영역(636)을 향해 이동하도록 입력 광(632)의 제2 서브세트(632-2)를 재지향시킨다. 예로서, 입력 광(632)은 적색 성분, 녹색 성분 및 청색 성분을 포함할 수 있다. 인커플러 영역(630)은 적색 광에만 응답하는 홀로그래픽 인커플러를 포함할 수 있으며, 이는 제1 익스팬더 영역(634)을 향해 입력 광(632)의 적색 성분을 재지향시킨다. 인커플러 영역(630)은 또한 녹색 광에만 응답하는 홀로그래픽 인커플러를 포함할 수 있으며, 이는 제2 익스팬더 영역(636)을 향해 입력 광(632)의 녹색 성분을 재지향시킨다. 인커플러 영역(630)은 청색 광에만 응답하는 홀로그래픽 인커플러를 포함할 수 있으며 이는 제2 익스팬더 영역(636)을 향해 입력 광(632)의 청색 성분을 재지향시킨다. 이 예에서, 입력 광(632)의 제1 서브 세트(632-1)는 입력 광(632)의 적색 성분을 포함하는 반면, 입력 광(632)의 제2 서브세트(632-2)는 입력 광(632)의 녹색 성분 및 청색 성분을 포함한다.

익스팬더 영역(634) 및 익스팬더 영역(636)은 사출 동공 복제를 위해 입력 광(632)의 복제물을 형성하는 기능을 한다. 도 6의 예에서, 광(632-1)은 내부 전반사에 의해 도파관(602)을 통해 익스팬더 영역(634)으로 이동한다. 익스팬더 영역(634)은 표면 릴리프 격자 또는 홀로그래픽 격자와 같은 재지향기 영역을 포함하며, 이는 광(632-1)에 의해 충돌될 때 아웃커플러 영역(640)을 향해 광(632-1)을 재지향시킨다. 또한, 익스팬더 영역(634)은 그 위에 충돌하는 광의 100% 미만이 재지향되도록 구성된다. 이러한 방식으로, 광(632-1)은 도파관(602)의 표면 경계부 표면에서 내부 전반사에 의해 도파관(602)을 통해 계속 이동할 수 있으며, 광(632-1)이 익스팬더 영역(634)에 충돌할 때마다 광(632-1)의 일부는 아웃커플러 영역(640)을 향해 재지향된다. 이러한 방식으로, 아웃커플러 영역(640)을 향해 공간적으로 분리되어 이동하는 광(632-1)의 여러 복제물이 형성된다. 유사한 논의가 익스팬더 영역(636)에 적용되며, 아웃커플러 영역(640)을 향해 공간적으로 분리되어 이동하는 광광(632-2)의 여러 복제물이 형성된다.

아웃커플러 영역(640)은 위에서 설명된 홀로그래픽 아웃커플러(208, 216, 218, 226, 230, 322, 326, 516, 526 또는 536)와 같이 서로 상부에 정렬된 복수의 홀로그래픽 아웃커플러(650)를 포함한다. 도 6의 예에서, 아웃커플러 영역(640)은 적색 광에 응답하는 홀로그래픽 아웃커플러, 녹색 광에 응답하는 홀로그래픽 아웃커플러 및 청색 광에 응답하는 홀로그래픽 아웃커플러를 포함한다. 익스팬더 영역(634 및 636) 모두로부터의 광은 홀로그래픽 영역(640)에 충돌하며, 이는 익스팬더 영역으로부터의 광을 도파관(602) 외부로 재지향시킨다. 익스팬더 영역(634) 및 익스팬더(636)와 유사하게, 아웃커플러 영역(640)은 그 위에 충돌하는 광의 100% 미만을 아웃커플링할 수 있으므로, 아웃커플링되지 않은 나머지 광은 내부 전반사에 의해 아웃커플러 영역(640)을 통해 계속 이동할 것이다. 이어서, 상기 남아있는 광이 아웃커플러 영역(640)에서 각각의 홀로그래픽 아웃커플러에 다시 충돌할 때, 광의 다른 부분이 아웃커플링될 수 있다. 이러한 방식으로, 디스플레이 광의 여러 복제물은 공간적으로 분리된 위치에서 도파관(602)으로부터 아웃커플링될 수 있다. 이는 여러 개의 공간적으로 분리된 복제 사출 동공을 갖는 디스플레이를 형성하므로, 단일 사출 동공에 비해 더 큰 아이 박스가 형성된다.

도 6이 디스플레이 광(632)의 상이한 서브 세트를 각각 수신하는 별도의 익스팬더 영역(634) 및 익스팬더 영역(636)을 도시하고 있더라도, 일부 구현예에서는 단일 익스팬더 영역이 이용될 수 있고, 모든 디스플레이 광(632)은 단일 익스팬더 영역을 향해 지향된다. 별개의 익스팬더 영역을 갖는 것은 유리하게는 각각의 익스팬더 영역이 상기 익스팬더 영역을 향하게 될 디스플레이 광의 파장에 대해 특별히 조정되는 것을 허용하는 반면, 단일 익스팬더 영역을 갖는 것은 유리하게는 도파관의 요구되는 크기를 감소시킬 수 있다.

도 7 내지 도 13은 사용자의 시야에 위치되도록 도파관을 유지하는 투명 캐리어 또는 렌즈 구조물을 포함하는 광학 결합기의 실시예들을 도시한다. 도 7 내지 도 13은 도 1에 상세히 설명된 도파관(116 또는 118) 중 하나 또는 도 2에 도시된 도파관(202), 도 3에 도시된 도파관(302), 도 4에 도시된 도파관(402), 도 5에 도시된 도파관(502) 또는 도 6에 도시된 도파관(602)과 같이 본원 명세서에 설명된 도파관 중 임의의 것에 대응할 수 있는 도파관(1002)을 도시한다. 또한, 도 7 내지 도 13에 도시된 각각의 투명 캐리어은 각 캐리어의 한 표면이 볼록하고 각 캐리어의 대향 표면이 오목한 곡면형 캐리어로 도시되어 있다. 투명 캐리어가 두 개의 구성요소로 분할되는 경우, 하나의 구성요소는 볼록한 표면을 갖고 다른 구성요소는 오목한 표면을 갖는다. 그러나, 설명된 투명 캐리어 중 임의의 것은 도 13의 예에서와 같이 평면형일 수 있다.

도 7은 투명 캐리어(702)에 내장된 도파관(1002)을 포함하는 광학 결합기(700)의 평면 절단도이다. 투명 캐리어(702)는 투명 캐리어(702) 내에 도파관(1002)을 완전히 둘러싸도록 도파관(1002) 주위에 형성될 수 있다. 예를 들어, 투명 캐리어(702)는 도파관(1002) 주위의 렌즈로서 성형될 수 있다. 또한, 투명 캐리어(702)는 만곡된 볼록 표면(704) 및 만곡된 볼록 표면(704)으로부터 광학 결합기(700)의 반대 측에 있는 만곡된 오목 표면(706)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 유사한 볼록 및 오목 표면이 아래에서 논의되는 다른 광학 결합기 구현예들에 포함된다.

도 8은 투명 캐리어(804)의 제1 구성요소(802)와 투명 캐리어(804)의 제2 구성요소(806) 사이에 내장된 도파관(1002)을 포함하는 광학 결합기(800)의 평면 절단도이다. 제1 구성요소(802) 및 제2 구성요소(806)는 개별적으로 형성될 수 있고, 예를 들어, 접착제 또는 기계적 패스너를 사용하여 도파관(1002) 주위에 함께 고정될 수 있다. 또한, 제1 구성요소(802)는 만곡된 볼록 표면(808)을 포함하고 제2 구성요소(806)는 만곡된 볼록 표면(808)으로부터 광학 결합기(800)의 반대 측에 있는 만곡된 오목 표면(810)을 포함한다.

도 7 및 도 8은 모두 주변 투명 캐리어(702, 804)와 직접 접촉하는 도파관(1002)을 도시한다. 그러나, 도파관(1002)의 경계부에서 TIR을 유지하기 위해, 도파관(1002) 외부의 물질에 대한 굴절률은 도파관(1002)의 경계부 물질의 굴절률보다 작아야 한다. 이는 도파관(1002)의 최외측 층보다 낮은 굴절률의 물질로부터 투명 캐리어(702) 또는 투명 캐리어(804)를 형성함으로써 달성된다.

도 9는 투명 캐리어(902)에 내장된 도파관(1002)을 포함하는 광학 결합기(900)를 도시하는 평면 절단도이다. 투명 캐리어(902)는 도파관(1002)과 투명 캐리어(902)를 구성하는 물질 사이에 에어 갭을 포함하도록 구조화될 수 있다. 공기는 굴절률이 낮기 때문에, 도파관(1002)과 투명 캐리어(902) 사이의 에어 갭은 도파관(1002) 내의 TIR을 개선함으로써 도파관(1002)의 효율을 향상시킬 것이다. 투명 캐리어(902)의 제1 구성요소(904)는 도파관(1002)과 접촉하는 적어도 하나의 지지 영역(906)을 포함한다. 지지 영역(906)과 접촉하지 않은 제1 구성요소(904)의 나머지 부분은 도파관(1002)으로부터 공간적으로 분리되어 에어 갭(908)을 생성한다. 유사하게는, 투명 캐리어(902)의 제2 구성요소(910)는 도파관(1002)과 접촉하는 적어도 하나의 지지 영역(912)을 포함한다. 제2 구성요소(910)의 나머지는 도파관(1002)으로부터 공간적으로 분리되어 에어 갭(914)을 생성할 수 있다.

지지 영역들(906, 912)은 도파관(1002)의 에지부와 접촉하는 것으로 도 9에 도시되어 있다. 이는 도파관(1002)의 수직 에지부(920, 922) 주위를 부분적으로 감싸도록 형성되는 지지 영역(906, 912) 각각에 의해 또는 도파관(1002)의 상이한 영역과 접촉하는 복수의 개별 지지부를 갖는 지지 영역(906, 912) 각각에 의해 달성될 수 있다. 이러한 지지부는 도파관(1002)의 수직 에지부(920, 922)에 위치하는 것으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 하나 이상의 지지부(도시되지 않음)는 도파관(1002)의 중심에 더 가깝게 위치하여 에어 갭(908, 914)을 유지하는데 더 큰 안정성과 강도를 제공할 수 있다.

도 10은 투명 캐리어(1004)에 내장된 도파관(1002)을 포함하는 광학 결합기(1000)를 도시하는 평면 절단도이다. 투명 캐리어(1004)는 도파관(1002)을 둘러싸는 제1 구성요소(1006) 및 제2 구성요소(1008)를 포함한다. 복수의 비드(1010)는 제1 구성요소(1006)와 도파관(1002) 사이에 위치하여 그 사이에 에어 갭(1012)을 유지할 수 있다. 유사하게는, 복수의 비드(1010)는 제2 구성요소(1008)와 도파관(1002) 사이에 위치하여 그 사이에 에어 갭(1014)을 유지할 수 있다. 비드(1010)는 예를 들어, 유리 또는 플라스틱, 또는 제1 또는 제2 구성요소(1006 또는 1008)를 형성하는 동일한 물질로 제조될 수 있다.

도 11은 투명 캐리어(1102)에 내장된 도파관(1002)을 포함하는 광학 결합기(1100)를 도시하는 평면 절단도이다. 투명 캐리어(1102)는 도파관(1002)을 둘러싸는 제1 구성요소(1104) 및 제2 구성요소(1106)를 포함한다. 광학 결합기(1100)는 제1 분리 층(1108) 및 제2 분리 층(1110)을 포함한다. 제1 분리 층(1108)은 제1 구성요소(1104)와 도파관(1002) 사이에 위치하며 도파관(1002) 내에서 TIR을 최적화하기 위해 도파관(1002)의 최외측 층보다 낮은 굴절률을 갖는 저-굴절률 물질로 이루어진다. 유사하게는, 저-굴절률 물질로 만들어진 제2 분리 층(1110)은 제2 구성요소(1106)와 도파관(1002) 사이에 위치하여 도파관(1002) 내에서 TIR을 최적화한다.

도 12는 투명 캐리어(1202)에 내장된 도파관 결합기(1002)를 포함하는 광학 결합기(1200)를 도시하는 평면 절단도이다. 광학 결합기(1200)는 도 7 내지 도 11을 참조하여 위에서 논의된 광학 결합기(700, 800, 900, 1000 또는 1100)의 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있지만, 도파관(1002)의 크기는 투명 캐리어(1202)에 대해 이전에 논의된 광 결합기에서보다 더 크다. 예를 들어, 도 12는 투명 캐리어(1202)의 제1 에지부(1204)와 동일 평면에서 시작하여 투명 캐리어(1202)의 제2 에지부(1206)를 넘어 연장되는 투명 캐리어(1202)의 전체 길이를 연장하는 도파관(1002)을 도시한다. 인커플러 영역은 투명 캐리어(1202)의 에지부(1206)를 넘어 연장되는 도파관(1002)의 부분(1208)에 제공될 수 있으며, 이는 디스플레이 광을 도파관(1002)으로 더 직접 인커플링하도록 제공한다.

도 13은 투명 캐리어(1302)에 의해 유지되는 도파관(1002)을 포함하는 광학 결합기(1300)를 예시하는 평면 절단도이다. 투명 캐리어(1302)는 도 13에 도시된 바와 같이 평면형일 수 있다고, 투명 캐리어(1302)의 표면(1304)에 도파관(1002)이 부착된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 도파관(202)의 제1 및 제2 투명 층(260, 270)과 같은 제1 투명 층 또는 제2 투명 층은 접착제 또는 기계적 패스너로 투명 캐리어(1302)의 표면(1304)에 부착된다. 도 13은 투명 캐리어(1302)의 표면(1304)의 서브 섹션만을 덮는 것으로 도파관(1002)을 도시하지만, 도 12에 도시된 도파관(1002)과 유사하게 도파관(1002)은 전체 표면(1304)을 덮거나 심지어 표면(1304) 너머까지 연장될 수 있다.

일부 실시예들에서, 위에서 설명된 기술의 특정 양태는 소프트웨어를 실행하는 프로세싱 시스템의 하나 이상의 프로세서에 의해 구현될 수 있다.　소프트웨어는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되거나 유형적으로 구현되는 하나 이상의 실행 가능한 명령 세트를 포함한다.　소프트웨어는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 위에서 설명된 기술의 하나 이상의 양태를 수행하도록 하나 이상의 프로세서를 조작하는 명령 및 특정 데이터를 포함할 수 있다. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 예를 들어, 자기 또는 광 디스크 저장 장치, 플래시 메모리, 캐시, 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 기타 비-휘발성 메모리 장치 또는 장치들과 같은 솔리드 상태 저장 장치를 포함할 수 있다. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 실행 가능한 명령은 소스 코드, 어셈블리 언어 코드, 목적 코드, 또는 하나 이상의 프로세서에 의해 해석되거나 달리 실행 가능한 다른 명령 포맷일 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 명령 및/또는 데이터를 컴퓨터 시스템에 제공하기 위해 사용 동안 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 가능한 임의의 저장 매체, 또는 저장 매체의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 저장 매체는 광학 매체(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다목적 디스크(DVD), 블루레이 디스크), 자기 매체(예를 들어, 플로피 디스크, 자기 테이프 또는 자기 하드 드라이브), 휘발성 메모리(예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 캐시), 비-휘발성 메모리(예를 들어, 판독 전용 메모리(ROM) 또는 플래시 메모리), 또는 마이크로전자기계 시스템(MEMS)-기반 저장 매체를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 컴퓨팅 시스템(예를 들어, 시스템 RAM 또는 ROM)에 내장될 수 있고, 컴퓨팅 시스템(예를 들어, 자기 하드 드라이브)에 고정적으로 부착되거나 컴퓨팅 시스템(예를 들어, 광학 디스크 또는 유니버설 직렬 버스(USB)-기반 플래시 메모리)에 제거 가능하게 부착되거나 또는 유선이나 무선 네트워크(예를 들어, 네트워크 액세스 가능 스토리지(NAS))를 통해 컴퓨터 시스템에 결합된다.

일반적인 설명에서 위에 설명된 모든 동작이나 부재 필요한 것은 아니며, 특정 동작이나 장치의 일부가 필요하지 않을 수 있고, 설명된 것들에 더하여 하나 이상의 추가 동작이 수행되거나 또는 추가 부재가 포함될 수 있다. 또한, 동작이 나열된 순서가 반드시 수행되는 순서는 아니다. 또한, 구체적인 실시예들을 참조하여 개념이 설명되었다. 그러나, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 아래의 특허청구범위에 기재된 바와 같은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 인식한다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 이러한 모든 변형은 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

이익, 다른 이점, 및 문제에 대한 해결책은 특정 실시예들과 관련하여 위에서 설명되었다. 그러나, 임의의 이익, 이점 또는 해결책을 발생시키거나 더욱 두드러지게 할 수 있는 이익, 이점, 문제에 대한 해결책 및 임의의 특징(들)은 임의의 또는 모든 청구항의 중요한, 요구되는 또는 본질적인 특징으로 해석되어서는 안된다. 더욱이, 위에 개시된 특정 실시예들은 단지 예시적이며, 개시된 주제는 본원 명세서의 교시의 이점을 갖는 통상의 기술자자에게 명백하지만 동등한 방식으로 상이하게 수정 및 실시될 수 있다. 아래의 청구항에 기술된 것 외에는 본원 명세서에 도시된 구성 또는 디자인의 세부사항에 제한을 두지 않는다. 따라서, 위에 개시된 특정 실시예들이 변경되거나 수정될 수 있고 이러한 모든 변경이 개시된 주제의 범위 내에서 고려된다는 것이 명백하다. 따라서, 본원 명세서에서 추구하는 보호는 아래의 청구범위에 명시된 바와 같다.

Claims

도파관으로,
제1 포토폴리머 층;
제2 포토폴리머 층;
제1 포토폴리머 층과 제2 포토폴리머 층 사이에 배치되는 제1 배리어층;
제1 투명 층; 및
제2 투명 층을 포함하고,
제1 포토폴리머 층, 제1 배리어 층 및 제2 포토폴리머 층은 제1 투명 층과 제2 투명 층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 도파관.
제1항에 있어서,
제1 포토폴리머 층은 내부에 표시된 제1 홀로그래픽 인커플러 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러를 갖고, 제1 홀로그래픽 인커플러 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러는 제1 파대역의 파장을 갖는 광에 응답하며, 제1 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않고; 및
제2 포토폴리머 층은 내부에 표시된 제2 홀로그래픽 인커플러 및 제2 홀로그래픽 아웃커플러를 갖고, 제2 홀로그래픽 인커플러 및 제2 홀로그래픽 아웃커플러는 제2 파대역의 파장을 갖는 광에 응답하며, 제2 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않고, 제2 파대역은 제1 파대역과 상이한 것을 특징으로 하는 도파관.
제2항에 있어서,
제1 홀로그래픽 인커플러는 도파관의 체적 내에서 제1 홀로그래픽 아웃커플러를 향해 내부 전반사시키기 위해 제1 파대역의 파장을 갖는 제1 광을 재지향하도록 위치 및 배향되고;
제1 홀로그래픽 아웃커플러는 제1 홀로그래픽 인커플러로부터 제1 광을 수신하고 도파관의 체적을 빠져나가게 하기 위해 제1 광을 재지향하도록 위치 및 배향되며;
제2 홀로그래픽 인커플러는 도파관의 체적 내에서 제2 홀로그래픽 아웃커플러를 향해 내부 전반사시키기 위해 제2 파대역의 파장을 갖는 제2 광을 재지향하도록 위치 및 배향되고; 및
제2 홀로그래픽 아웃커플러는 제2 홀로그래픽 인커플러로부터 제2 광을 수신하고 도파관의 체적을 빠져나가게 하기 위해 제2 광을 재지향하도록 위치 및 배향되는 것을 특징으로 하는 도파관.
제3항에 있어서,
제1 포토폴리머 층은 내부에 표시된 제3 홀로그래픽 인커플러 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러를 갖고, 제3 홀로그래픽 인커플러 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러는 제3 파대역의 파장을 갖는 광에 응답하며, 제3 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않고, 제3 파대역은 제1 파대역 및 제2 파대역과 상이하고;
제3 홀로그래픽 인커플러는 도파관의 체적 내에서 제3 홀로그래픽 아웃커플러를 향해 내부 전반사시키기 위해 제3 파대역의 파장을 갖는 제3 광을 재지향하도록 위치 및 배향되며; 및
제3 홀로그래픽 아웃커플러는 제3 홀로그래픽 인커플러로부터 제3 광을 수신하고 도파관의 체적을 빠져나가게 하기 위해 제3 광을 재지향하도록 위치 및 배향되는 것을 특징으로 하는 도파관.
제4항에 있어서,
제1 파대역, 제2 파대역 및 제3 파대역은 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 도파관.
제4항에 있어서,
제1 포토폴리머 층 및 제2 포토폴리머 층은 서로 평행하고;
제1 홀로그래픽 인커플러, 제2 홀로그래픽 인커플러 및 제3 홀로그래픽 인커플러는 제1 포토폴리머 층 및 제2 포토폴리머 층에 수직인 제1 축을 따라 서로 정렬되며; 및
제1 홀로그래픽 아웃커플러, 제2 홀로그래픽 아웃커플러 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러는 제1 포토폴리머 층 및 제2 포토폴리머 층에 수직인 제2 축을 따라 서로 정렬되는 것을 특징으로 하는 도파관.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
제1 포토폴리머 층, 제2 포토폴리머 층, 제1 배리어층, 제1 투명 층 및 제2 투명 층 각각은 동일한 굴절률을 가지고, 도파관의 체적 내에서 내부 전반사하는 광은 제1 투명층의 최외측 표면 및 제2 투명층의 최외측 표면에서 반사되는 것을 특징으로 하는 도파관.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
제3 포토폴리머 층; 및
제2 포토폴리머 층과 제3 포토폴리머 층 사이에 배치되는 제2 배리어 층을 또한 포함하고,
제2 배리어 층 및 제3 포토폴리머 층은 제1 투명 층과 제2 투명 층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 도파관.
제8항에 있어서,
제1 포토폴리머 층은 내부에 표시된 제1 홀로그래픽 인커플러 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러를 갖고, 제1 홀로그래픽 인커플러 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러는 제1 파대역의 파장을 갖는 광에 응답하며, 제1 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않고;
제2 포토폴리머 층은 내부에 표시된 제2 홀로그래픽 인커플러 및 제2 홀로그래픽 아웃커플러를 갖고, 제2 홀로그래픽 인커플러 및 제2 홀로그래픽 아웃커플러는 제2 파대역의 파장을 갖는 광에 응답하며, 제2 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않고, 제2 파대역은 제1 파대역과 상이하며; 및
제3 포토폴리머 층은 내부에 표시된 제3 홀로그래픽 인커플러 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러를 갖고, 제3 홀로그래픽 인커플러 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러는 제3 파대역의 파장을 갖는 광에 응답하며, 제3 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않고, 제3 파대역은 제1 파대역 및 제2 파대역과 상이한 것을 특징으로 하는 도파관.
제9항에 있어서,
제1 홀로그래픽 인커플러는 도파관의 체적 내에서 제1 홀로그래픽 아웃커플러를 향해 내부 전반사시키기 위해 제1 파대역의 파장을 갖는 제1 광을 재지향하도록 위치 및 배향되고;
제1 홀로그래픽 아웃커플러는 제1 홀로그래픽 인커플러로부터 제1 광을 수신하고 도파관의 체적을 빠져나가게 하기 위해 제1 광을 재지향하도록 위치 및 배향되며;
제2 홀로그래픽 인커플러는 도파관의 체적 내에서 제2 홀로그래픽 아웃커플러를 향해 내부 전반사시키기 위해 제2 파대역의 파장을 갖는 제2 광을 재지향하도록 위치 및 배향되고;
제2 홀로그래픽 아웃커플러는 제2 홀로그래픽 인커플러로부터 제2 광을 수신하고 도파관의 체적을 빠져나가게 하기 위해 제2 광을 재지향하도록 위치 및 배향되며;
제3 홀로그래픽 인커플러는 도파관의 체적 내에서 제3 홀로그래픽 아웃커플러를 향해 내부 전반사시키기 위해 제3 파대역의 파장을 갖는 제3 광을 재지향하도록 위치 및 배향되고; 및
제3 홀로그래픽 아웃커플러는 제3 홀로그래픽 인커플러로부터 제3 광을 수신하고 도파관의 체적을 빠져나가게 하기 위해 제3 광을 재지향하도록 위치 및 배향되는 것을 특징으로 하는 도파관.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
제1 포토폴리머 층, 제2 포토폴리머 층, 제1 배리어 층, 제1 투명 층 및 제2 투명 층 각각은 평면형인 것을 특징으로 하는 도파관.
도파관으로,
제1 투명 층;
제1 투명층에 의해 유지되는 제1 포토폴리머 층;
제1 포토폴리머 층에 의해 유지되는 배리어 층;
배리어 층에 의해 유지되는 제2 포토폴리머 층; 및
제2 포토폴리머 층에 의해 유지되는 제2 투명 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관.
제12항에 있어서,
제1 포토폴리머 층은 내부에 표시된 제1 홀로그래픽 인커플러 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러를 갖고, 제1 홀로그래픽 인커플러 및 제1 홀로그래픽 아웃커플러는 제1 파대역의 파장을 갖는 광에 응답하며, 제1 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않고; 및
제2 포토폴리머 층은 내부에 표시된 제2 홀로그래픽 인커플러 및 제2 홀로그래픽 아웃커플러를 갖고, 제2 홀로그래픽 인커플러 및 제2 홀로그래픽 아웃커플러는 제2 파대역의 파장을 갖는 광에 응답하며, 제2 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않고, 제2 파대역은 제1 파대역과 상이한 것을 특징으로 하는 도파관.
제13항에 있어서,
제1 홀로그래픽 인커플러는 도파관의 체적 내에서 제1 홀로그래픽 아웃커플러를 향해 내부 전반사시키기 위해 제1 파대역의 파장을 갖는 제1 광을 재지향하도록 위치 및 배향되고;
제1 홀로그래픽 아웃커플러는 제1 홀로그래픽 인커플러로부터 제1 광을 수신하고 도파관의 체적을 빠져나가게 하기 위해 제1 광을 재지향하도록 위치 및 배향되며;
제2 홀로그래픽 인커플러는 도파관의 체적 내에서 제2 홀로그래픽 아웃커플러를 향해 내부 전반사시키기 위해 제2 파대역의 파장을 갖는 제2 광을 재지향하도록 위치 및 배향되고;
제2 홀로그래픽 아웃커플러는 제2 홀로그래픽 인커플러로부터 제2 광을 수신하고 도파관의 체적을 빠져나가게 하기 위해 제2 광을 재지향하도록 위치 및 배향되는 것을 특징으로 하는 도파관.
제14항에 있어서,
제1 포토폴리머 층은 내부에 표시된 제3 홀로그래픽 인커플러 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러를 갖고, 제3 홀로그래픽 인커플러 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러는 제3 파대역의 파장을 갖는 광에 응답하며, 제3 파대역 외부의 파장을 갖는 광에 응답하지 않고, 제3 파대역은 제1 파대역 및 제2 파대역과 상이하고;
제3 홀로그래픽 인커플러는 도파관의 체적 내에서 제3 홀로그래픽 아웃커플러를 향해 내부 전반사시키기 위해 제3 파대역의 파장을 갖는 제3 광을 재지향하도록 위치 및 배향되고; 및
제3 홀로그래픽 아웃커플러는 제3 홀로그래픽 인커플러로부터 제3 광을 수신하고 도파관의 체적을 빠져나가게 하기 위해 제3 광을 재지향하도록 위치 및 배향되는 것을 특징으로 하는 도파관.
제15항에 있어서,
제1 파대역, 제2 파대역 및 제3 파대역은 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 도파관.
제15항 또는 제16항에 있어서,
제1 포토폴리머 층 및 제2 포토폴리머 층은 서로 평행하고;
제1 홀로그래픽 인커플러, 제2 홀로그래픽 인커플러 및 제3 홀로그래픽 인커플러는 서로 측방향으로 정렬되며; 및
제1 홀로그래픽 아웃커플러, 제2 홀로그래픽 아웃커플러 및 제3 홀로그래픽 아웃커플러는 서로 측방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 도파관.
제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 포토폴리머 층, 제2 포토폴리머 층, 배리어층, 제1 투명 층 및 제2 투명 층 각각은 동일한 굴절률을 가지고, 도파관의 체적 내에서 내부 전반사하는 광은 제1 투명층의 최외측 표면 및 제2 투명층의 최외측 표면에서 반사되는 것을 특징으로 하는 도파관.
제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 포토폴리머 층, 제2 포토폴리머 층, 배리어 층, 제1 투명 층 및 제2 투명 층 각각은 평면형인 것을 특징으로 하는 도파관.
제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
도파관은 광 결합기를 형성하기 위해 투명 캐리어 물질의 제1 만곡된 표면과 제2 만곡된 표면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 도파관.