KR20230090315A - 아포다이징된 격자 커플러 - Google Patents

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KR20230090315A
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완리 치
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메타 플랫폼즈 테크놀로지스, 엘엘씨
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Abstract

광 커플러는 기판 내의 복수의 체적 격자를 포함한다. 격자는 기판의 길이 차수 및 두께 차수를 따라 연장되는 프린지의 어레이를 포함한다. 프린지의 굴절률과 기판의 굴절률 사이의 차이는 기판의 두께 차원에 따른 심도 좌표에 의존한다. 심도 좌표에 대한 차이의 의존도는 이웃하는 공간 피치의 격자들 간의 광 누화로 인한 고스트 이미지 형성을 억제하는 종 형상 함수를 갖는다.

Description

아포다이징된 격자 커플러
본 출원은 2020년 10월 23일 "어포다이징된 격자 커플러(APODIZED GRATING COUPLER)"라는 명칭으로 출원된 미국 임시 출원 번호 제63/104,715의 우선권을 주장한다.
본 개시 내용은 광 디바이스에 관한 것으로, 특히 광 커플러 및 격자와, 격자 커플러를 갖는 광가이드에 관한 것이다.
시각적 디스플레이는 스틸 이미지, 비디오, 데이터 등을 포함하여 정보를 시청자(들)에게 제공하는 데 사용된다. 시각적 디스플레이는, 예를 들어, 엔터테인먼트, 교육, 엔지니어링, 과학, 프로페셔널 트레이닝, 광고 등을 포함한 다양한 분야에 적용되고 있다. TV 세트와 같은 일부 시각적 디스플레이는 여러 사용자에게 이미지를 디스플레이하고, 일부 시각적 디스플레이 시스템은 개별 사용자를 대상으로 하고 있다.
헤드 마운트 디스플레이(head mounted display)(HMD), 근안 디스플레이(near-eye display)(NED) 등은 개별 사용자에게 콘텐츠를 디스플레이하는 데 사용된다. HMD/NED가 디스플레이하는 콘텐츠에는 가상 현실(VR) 콘텐츠, 증강 현실(AR) 콘텐츠, 혼합 현실(MR) 콘텐츠 등이 포함된다.디스플레이되는 VR/AR/MR 콘텐츠는, 경험을 증강시키고, 그리고 AR/MR 애플리케이션의 경우, 사용자가 관찰한 실제 객체와 가상 개체를 매칭시키기 위해 3차원(3D)이 될 수 있다.
컴팩트 디스플레이 디바이스는 헤드 마운트 디스플레이용으로 바람직하다. HMD 또는 NED의 디스플레이는 일반적으로 사용자의 머리에 착용되기 때문에, 크고, 부피가 크며, 불균형적이며, 및/또는 무거운 디스플레이 디바이스는 번거롭고 사용자가 착용하기에는 불편할 수 있다. 컴팩트 디스플레이 디바이스는 높은 광 처리량, 높은 수준의 이미지 선명도 및 충실도, 이미지 고스트 없음(no image ghosting), 낮은 광 수차 등을 제공하는 광가이드, 격자, 렌즈 등과 같은 컴팩트 광학 컴포넌트를 필요로 한다.
광가이드는 한 장소에서 다른 장소로 광을 운반하는 광 디바이스에 사용된다. 동공 복제 광가이드(pupil-replicating lightguide)는 근안 디스플레이의 사용자에 의한 관찰을 위해 각도 도메인에서 이미지를 운반하는 광빔의 팬(fan)의 다수의 측방향 오프셋 사본을 제공하기 위해 근안 디스플레이에서 사용된다. 이러한 빔 팬의 여러 오프셋 사본은 디스플레이의 아이박스(eyebox) 위에 확산되어, 이미지의 관찰이 아이박스 내의 눈 포지션(eye position)에 덜 의존적이게 한다.
동공 복제 광가이드는 이미지 광을 인커플링(in-coupling) 및 아웃커플링(out-coupling)하기 위한 회절 격자 커플러(diffraction grating coupler)를 포함할 수 있다. 체적 브래그 격자(volume Bragg grating)(VBG)는 이미지 광을 고효율로 인커플링 및 아웃커플링할 수 있다. 그러나, VBG는 주어진 파장에 대해 다소 좁은 각도 범위 내에서 동작한다. 디스플레이의 전체 각도 범위와 색상 균일성을 높이기 위해, 동공 복제 광가이드에 여러 쌍의 인커플링 및 아웃커플링 VBG가 제공될 수 있다. 서로 다른 쌍의 VBG는 광 누화(optical crosstalk)를 가질 수 있다. 이미지 광이 서로 다른 VBG 쌍의 인커플링 VBG에 의해 인커플링된 후 아웃커플링 VBG에 의해 반사되면, 고스트 이미지가 나타날 수 있다.
본 개시 내용에 따르면, 체적 격자(volume grating)에 기반한 동공 복제 광가이드의 광 누화 및 결과적인 이미지 고스팅 및 콘트라스트/선명도 감소는 동공 복제 광가이드의 두께 방향으로 체적 격자의 굴절률 프로파일을 아포다이징함으로써 억제될 수 있다. 이러한 아포다이제이션(apodization)은, 예를 들어, 화학적으로 또는 광화학적으로 달성될 수 있다.
본 개시 내용에 따르면, 광 커플러가 제공되며, 광 커플러는: 기판; 및 상기 기판 내의 복수의 체적 격자를 포함하고, 상기 복수의 체적 격자 중 각 체적 격자는 격자 피치에서 프린지의 어레이를 포함하며, 상기 프린지는 상기 기판의 길이 차원 및 두께 차원을 따라 연장되며; 상기 프린지의 굴절률과 상기 기판의 굴절률 사이의 차이는 상기 기판의 두께 차원에 따른 심도 좌표에 의존하고; 상기 심도 좌표에 대한 상기 차이의 의존도는 종 형상 함수를 포함한다. 프린지는 기판과 예각을 형성할 수 있다. 복수의 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는 기판에서 중첩할 수 있다. 종 형상 함수(bell-shaped function)는, 예를 들어, 가우시안 함수를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 종 형상 함수는 기판의 양측으로부터 기판의 중심 두께를 향해 단조롭게(monotonically) 증가한다. 복수의 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자의 종 형상 함수는 서로 다른 진폭을 가질 수 있다. 복수의 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는 서로 다른 격자 피치를 가질 수 있다. 복수의 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는 기판 상에 충돌하는 광을 서로 다른 입사각으로 인커플링하고/하거나 기판에서 전파하는 광을 서로 다른 회절 각도로 아웃커플링하도록 구성될 수 있다. 복수의 체적 격자는, 예컨대, 서로 다른 격자 피치를 갖는 적어도 10개의 체적 격자를 포함할 수 있다.
본 개시 내용에 따르면, 광가이드가 제공되며, 광가이드는: 일련의 반사에 의해 광빔을 전파하기 위해 서로 평행하게 뻗어있는 2개의 대향 표면을 포함하는 기판; 상기 기판 내에서 상기 광빔을 상기 기판 내로 인커플링하기 위한 복수의 인커플링 체적 격자; 및 상기 기판 내에서 상기 복수의 인커플링 체적 격자에 대응하며, 상기 광빔의 일부를 상기 기판을 따라 아웃커플링하기 위한 복수의 아웃커플링 체적 격자를 포함하고; 상기 복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자의 각 체적 격자는 격자 피치에서 프린지의 어레이를 포함하고, 상기 프린지는 상기 기판의 길이 및 두께 차원을 따라 연장되고; 상기 프린지의 굴절률과 상기 복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자 중 적어도 하나의 기판의 굴절률 사이의 차이는 상기 기판의 두께 차원에 따른 심도 좌표에 의존하고, 상기 심도 좌표에 대한 상기 차이의 의존도는 종 형상 함수를 포함한다.
종 형상 함수는 기판의 양측으로부터 기판의 중심 두께를 향해 단조롭게 증가할 수 있다. 종 형상 함수는 가우시안 함수를 포함할 수 있다. 복수의 인커플링 및 아웃커플링 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자의 종 형상 함수는 서로 다른 진폭을 갖는다. 복수의 인커플링 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는 기판 상에 충돌하는 광빔을 서로 다른 입사각으로 인커플링하도록 구성될 수 있고, 복수의 대응하는 아웃커플링 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는 광빔의 일부를 서로 다른 회절 각도로 아웃커플링하도록 구성될 수 있다. 본원에서, "인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자 중 적어도 하나"는 인커플링 및 아웃커플링 체적 격자를 모두 포함할 수 있다.
본 개시 내용에 따르면, 광가이드를 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은: 2개의 대향 표면을 포함하는 기판 내에, 광빔을 상기 기판 내로 인커플링하기 위한 복수의 인커플링 체적 격자, 및 상기 복수의 인커플링 체적 격자에 대응하며, 상기 광빔의 일부를 상기 기판을 따라 아웃커플링하기 위한 복수의 아웃커플링 체적 격자를 형성하는 단계 ― 상기 복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자의 각 체적 격자는 격자 피치에서 프린지의 어레이를 포함하고, 상기 프린지는 상기 기판의 길이 차원 및 두께 차원을 따라 연장됨 ―; 및 상기 프린지의 굴절률과 상기 복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자 중 적어도 하나의 기판의 굴절률 사이의 차이가 상기 기판의 두께 차원에 따른 심도 좌표에 의존하도록 상기 복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자 중 적어도 하나의 체적 격자를 아포다이징하는 단계를 포함하고, 상기 심도 좌표에 대한 상기 차이의 의존도는 종 형상 함수를 포함하며, 상기 종 형상 함수의 중심에서 최대치가 형성된다.
광가이드가 광중합체 층을 포함하는 실시예에서, 상기 형성하는 단계는 상기 프린지를 형성하기 위해 상기 광중합체 층을 격자 형성 광에 노출시키는 단계를 포함할 수 있고, 상기 아포다이징하는 단계는 상기 광중합체 층의 적어도 하나의 표면을 아포다이제이션 광에 노출시켜 상기 차이를 상기 적어도 하나의 표면에 근접하게 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 형성하는 단계는 상기 아포다이징하는 단계와 동시에, 상기 아포다이징하는 단계 전에, 및/또는 상기 아포다이징하는 단계 후에 수행될 수 있다.
이제 도면과 함께 예가 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 입력 및 출력 체적 격자를 갖는 동공 복제 광가이드의 측단면도로서, 도 1a의 동공 복제 광가이드는 도 1b의 동공 복제 광가이드와는 상이한 시야(FOV) 부분을 제공하도록 구성된다.
도 2는 보다 넓은 FOV를 위한 다중화된 체적 격자를 갖는 동공 복제 광가이드의 측단면도이다.
도 3a는 도 2의 동공 복제 광가이드에서 사용 가능한 복수의 성기게 이격된 체적 격자의 회절 파장의 각도 의존도이다.
도 3b는 도 3a의 복수의 체적 격자의 회절 효율의 각도 의존도이다.
도 3c는 도 2의 동공 복제 광가이드에서 사용 가능한 복수의 조밀하게 이격된 체적 격자의 회절 파장의 각도 의존도이다.
도 3d는 도 3c의 복수의 체적 격자의 회절 효율의 각도 의존도이다.
도 3e는 도 3c의 2개의 이웃하는 체적 격자에 대한 국부 회절 효율 플롯과 중첩된 도 3c의 각도 의존도의 확대도이다.
도 3f는 광 누화를 나타내는 동공 복제 광가이드의 측단면도이다.
도 4a는 도 2의 동공 복제 광가이드에서 2개의 아포다이징되지 않은 체적 격자의 각도 반사도 플롯이다.
도 4b는 도 2의 동공 복제 광가이드에서 2개의 아포다이징된 체적 격자의 각도 반사도 플롯이다.
도 5는 본원에 개시된 광가이드에서 사용 가능한 격자 기반 광 커플러의 3차원 도면이다.
도 6a는 도 5의 광 커플러에서 체적 격자의 예시적인 아포다이제이션 프로파일을 도시한 것이다.
도 6b는 도 5의 광 커플러의 일부 실시예에서 서로 다른 체적 격자의 굴절률 콘트라스트 진폭의 그래프이다.
도 7은 광중합체 층을 아포다이제이션 광 및 격자 형성 광에 노출시키는 것을 예시하는 개략도이다.
도 8은 화학 반응에 의한 아포다이제이션을 유도하기 위해 2개의 층 사이에 샌드위치된 광중합체 층을 격자 형성 광에 노출시키는 것을 예시하는 개략도이다.
도 9는 동공 복제 광가이드를 제조하는 방법의 플로우차트이다.
도 10은 한 쌍의 안경의 폼 팩터를 갖는 본 개시 내용의 증강 현실(AR) 디스플레이의 개략도이다.
본 교시내용은 다양한 실시예 및 예와 함께 설명되지만, 본 교시내용이 이러한 실시예 또는 예에 제한되도록 의도되지는 않는다. 반대로, 본 교시내용은 본 기술 분야의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이 다양한 대안 및 등가물을 포함한다. 본 개시 내용의 원리, 양태, 예, 및 실시예를 언급하는 본원의 모든 설명 뿐만 아니라 그 구체적인 예는 그 구조적 및 기능적 등가물을 모두 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 그러한 등가물은 현재 알려진 등가물 및 미래에 개발될 등가물, 즉 구조에 관계없이 동일한 기능을 수행하도록 개발되는 모든 요소를 모두 포함하는 것으로 의도된다.
본원에서 사용된 바와 같이, "제1", "제2" 등의 용어는, 명시적으로 언급되지 않는 한, 순차적인 순서를 의미하도록 의도한 것이 아니라, 오히려 하나의 요소를 다른 요소와 구별하도록 의도한 것이다. 유사하게, 방법 단계의 순차적인 순서는, 명시적으로 언급되지 않는 한, 실행의 순차적인 순서를 의미하지는 않는다. 도 1a, 도 1b, 도 2, 도 3f, 및 도 5에서, 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 나타낸다.
아포다이징된 체적 격자가 있는 광가이드의 예가 이제 제시될 것이다. 먼저 도 1a를 참조하면, 동공 복제 광가이드(100A)는 기판(110), 기판(110) 내에서 이미지 광(104A)을 동공 복제 광가이드(100A) 내로 인커플링하기 위한 인커플링 체적 격자(102A), 및 기판(110) 내에서 이미지 광(104A)의 부분(108A)을 동공 복제 광가이드(100A)의 길이 방향(도 1a의 X 방향)을 따라 아웃커플링하기 위한 아웃커플링 체적 격자(106A)를 포함한다. 이미지 광(104A)은 기판(110)의 대향하는 상단 표면(121) 및 하단 표면(122)으로부터의 일련의 반사에 의해 기판 내에서 전파된다. 이미지 광(104A)은 도 1a에 도시된 바와 같이 동공 복제 광가이드(100A)에 대략 수직으로 배향된 좁은 원추형 광선에 대응하는 각도 영역 내에서 이미지의 일부를 운반한다. 이 예에서, 인커플링 체적 격자(102A) 및 아웃커플링 체적 격자(106A)는 아웃커플링된 부분(108A)이 충돌 이미지 광(104A)의 빔 각도를 유지하도록 동일한 피치를 갖는다.
도 1b를 참조하면, 동공 복제 광가이드(100B)는 도 1a의 동공 복제 광가이드(100A)와 유사하다. 도 1b의 동공 복제 광가이드(100B)는 기판(110) 내에서 이미지 광(104B)을 인커플링하기 위한 인커플링 체적 격자(102B) 및 기판(110) 내에서 이미지 광(104A)의 부분(108B)을 동공 복제 광가이드(100B)의 길이 방향(도 1b의 X 방향)을 따라 아웃커플링하기 위한 아웃커플링 체적 격자(106B)를 포함한다. 이미지 광(104B)은 기판(110)의 대향하는 상단 표면(121) 및 하단 표면(122)으로부터의 일련의 반사에 의해 기판 내에서 전파된다. 이미지 광(104B)은 동공 복제 광가이드(100B)에 대해 예각, 즉 비수직 각도로 배향된 좁은 원추형 광선에 대응하는 각도 영역 내에서 이미지의 다른 부분을 운반한다. 인커플링 체적 격자(102B) 및 아웃커플링 체적 격자(106B)는 아웃커플링된 부분(108B)이 충돌 이미지 광(104B)의 빔 각도를 유지하도록 동일한 피치를 갖는다.
이제 도 2를 참조하면, 동공 복제 광가이드(200)는 기판(210) 내에 인커플러(202)를 포함한다. 인커플러(202)는 복수의 다중화된 인커플링 체적 격자, 예컨대, 도 1a의 인커플링 체적 격자(102A), 도 1b의 인커플링 체적 격자(102b), 및 동공 복제 광가이드(200) 내에서 중첩되는 서로 다른 피치 또는 주기의 다른 인커플링 체적 격자를 포함한다. 체적 격자는 기판(210)의 동일한 체적 구역을 점유할 수 있고/있거나 기판(210) 내의 서로 다른 심도에 배치될 수 있다. 복수의 인커플링 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는 기판(210) 상에 충돌하는 이미지 광(204)을 서로 다른 입사각으로 인커플링하도록 구성된다. 인커플링 체적 격자들은 함께 이미지의 전체 시야(FOV)를 커버하는 인커플링 이미지 광(204)을 각도 범위 내에서 인커플링하여, 이를 동공 복제 광가이드(200)에 의해 운반하여 사용자에게 디스플레이한다. 인커플링된 이미지 광(204)은 기판(210)의 대향하는 상단 표면(221) 및 하단 표면(222)으로부터의 일련의 반사에 의해 기판 내에서 전파된다.
기판(210) 내의 아웃커플러(206)는 복수의 다중화된 아웃커플링 체적 격자, 예컨대, 도 1a의 아웃커플링 체적 격자(106A), 도 1b의 아웃커플링 체적 격자(106b), 및 동공 복제 광가이드(200) 내에서 중첩되는 다른 아웃커플링 체적 격자를 포함한다. 복수의 아웃커플링 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는 기판(210) 내에서 전파되는 이미지 광(204)을 서로 다른 회절 각도로 아웃커플링하도록 구성된다. 아웃 커플링 체적 격자들은 함께 전체 FOV를 커버하는 이미지 광(204)의 부분(208)을 아웃커플링한다. 다른 매칭되는 체적 격자 쌍에 의한 다른 FOV 부분은 동공 복제 광가이드(200)에 의해 전달되고 있다. 추가로 주목되는 것은 하나의 인커플링 체적 격자당 하나의 아웃커플링 체적 격자는 단지 예일 뿐이라는 것이다. 각각의 인커플링 체적 격자마다 2개 이상의 아웃커플링 체적 격자가 제공될 수 있다. 직선 광가이드, 곡선형 광가이드, 1D/2D 광가이드 등을 포함한 다양한 광가이드 유형은 매칭되는 체적 격자 쌍을 갖도록 구성될 수 있다. 여기에서 그리고 명세서의 나머지 부분에 걸쳐, 체적 격자는 VBG, 편광 체적 홀로그램(polarization volume hologram)(PVH) 등을 포함할 수 있다.
동공 복제 광가이드(200)가 의도한 대로 동작하기 위해, 이미지 광(204) 부분은 동일한 특정 FOV 부분에 대응하는 동일한 인커플링 및 아웃커플링 체적 격자 쌍의 체적 격자에 의해서만 재지향되어야 한다. 이미지 광(204)의 일부가 하나의 인커플링/아웃커플링 체적 격자 쌍으로부터의 체적 격자에 의해 동공 복제 광가이드(200) 내로 인커플링되고, 또 다른 인커플링/아웃커플링 체적 격자 쌍으로부터의 체적 격자에 의해 아웃커플링되는 경우, 오프셋 이미지(고스팅)가 발생할 것이다.
서로 다른 체적 격자 쌍 사이의 광 누화의 발단은 도 3a 내지 도 3f에 추가로 예시되어 있다. 먼저 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 격자 커플러는 피치가 서로 다른 체적 격자로 인해, 회절 각도 θ의 축을 따라 서로에 대해 오프셋된 회절 파장 λ(도 3a)의 각도 의존도(312)를 갖는 복수의 체적 격자를 포함할 수 있다. 조명 광의 대역폭(314)에 대한 각도 의존도(312)가 도시되어 있다. 각도 의존도(312)는 이 예에서 회절 각도 θ로 성기게 이격되며, 이는 개별 체적 격자의 회절 효율 η의 각도 의존도의 플롯(316) 간에 갭(315)을 발생시킨다(도 3b). 그러한 격자 커플러가 동공 복제 광가이드에 사용될 경우, 갭(315)은 디스플레이된 이미지에서 FOV 갭을 발생시킬 것이다.
갭(315)은, 격자 커플러에서 다중화되는 체적 격자의 피치 값 사이에 더 조밀한 간격을 제공함으로써, 회피될 수 있으며, 이는 각도 의존도(312)가 서로 더 가깝게 이격되게 할 것이다. 도 3c 및 도 3d를 참조하면, 각도 의존도(312)는 각도 상 조밀하게 이격되어(도 3c), 각도 효율 플롯(316) 간의 갭을 제거한다. 각도 효율 플롯(316)은 연속적이고 갭이 없는 각도 효율 곡선(317)으로 "합체된다"(도 3d). (각도 도메인에서) 조밀하게 이격된 체적 격자가 있는 격자 커플러는 연속적이고 갭이 없는 FOV를 발생시킬 것이다.
체적 격자 피치의 간격이 너무 가깝워 결과적으로 갭이 없는 FOV는 광 누화를 발생시킬 수 있으며, 이는 이미지 콘트라스트 손실 및/또는 고스트 이미지의 출현으로 나타날 수 있다. 예를 들어, 도 3e를 참조하면, 이웃하는 체적 격자(즉, 피치에서 이웃하는)의 제1 및 제2 회절 파장의 각도 의존도(312, 312*)는 이들 체적 격자에 대한 대응하는 확대된 제1 및 제2 회절 효율 곡선(316, 316*)과 중첩되어 도시되어 있다. 제1 및 제2 회절 효율 곡선(316, 316*)이 서로 너무 가깝게 배치되는 경우, 누화가 발생하여 "잘못된" 체적 격자에 의해 광이 회절되게 할 수 있다.
후자의 포인트는 동공 복제 광가이드(300)를 보여주는 도 3f에 도시되어 있다. 광빔(304)은 기판(310) 내에서, 제1 인커플링 체적 격자(302)를 포함하여, 복수의 인커플링 체적 격자를 포함하는 인커플러 상으로 충돌한다. 다른 인커플링 체적 격자는 명확성을 위해 도시되지는 않는다. 인커플링 체적 격자(302)는 광빔(304)을 동공 복제 광가이드(300) 내에서 기판(310) 내에 복수의 아웃커플링 체적 격자를 포함하는 아웃커플러를 향해 전파하도록 재지향시킨다. 아웃커플러는, 제1 인커플링 체적 격자(302)와 매칭되고, 회절 효율 η의 제1 각도 의존도(316)(도 3e)를 갖는 제1 아웃커플링 체적 격자(306), 및 회절 효율 η의 제2 각도 의존도(316*)를 갖는 제2 아웃커플링 체적 격자(306*)(도 3f)를 포함한다. 명확성을 위해 도 3f에는 2개의 아웃커플링 체적 격자만 도시되어 있다. 인커플링 및 아웃커플링 체적 격자의 프린지는 도 3f에 도시된 바와 같이, 기판(310)과 예각을 형성할 수 있다.
동작 시, 제1 출력 광빔(308)은 "올바른", 즉 매칭되는 제1 아웃커플링 체적 격자(306)로부터 회절된다. 제2 출력 광빔(308*)은 "잘못된" 체적 격자, 즉 제2 아웃커플링 체적 격자(306*)로부터 회절된다. 제2 출력 광 빔(308*)은 제2 아웃커플링 체적 격자가 제1 아웃커플링 체적 격자와는 약간 다른 피치를 갖기 때문에 제1 출력 광빔(308)과는 다른 방향으로 전파된다. 제2 출력 광빔(308*)은 온당치 않은 이미지, 즉 고스트 이미지에 대응한다.
"온당치 않은" 반사의 발단은 도 4a에 추가로 도시되어 있으며, 여기서 각도 단위의 반사성 회절 각도 θ에 대한 2개의 인접한 체적 격자의 반사도 R이 도시되어 있다. 반사도 R은 반사성 체적 격자 구성에서 회절 효율 η에 대응한다. 각 체적 격자에 대해, 회절 각도에 대한 반사도 의존도 R(θ)는 중심 피크(401A) 및 중심 피크(401A)의 양측의 사이드로브(402A)를 포함한다. 하나의 체적 격자의 사이드로브(402A)가 다른 체적 격자의 중심 피크(401A)의 구역과 중첩할 수 있음을 알 수 있다. 이러한 중첩은 대부분의 이미지 광이 "올바른" 체적 격자의 중심 반사도 피크(401A)에 의해 제1 출력 광빔(308)(도 3f)으로서 반사되는 반면, 이미지 광의 작은 부분은 "온당치 않은" 체적 격자의 사이브로브에 의해 반사되어 제2 출력 광빔(308*)을 생성할 수 있게 된다는 것을 의미한다. 콘트라스트 손실/이미지 고스팅을 발생시키게 하는 것은 "온당치 않은" 출력 체적 격자로부터의 그러한 회절이다. 따라서, 반사도 의존도 R(θ)의 사이드로브(402A)는 이미지 품질을 저하시키므로 바람직하지 않다.
본 개시 내용에 따르면, 체적 격자의 각도 반사도 스펙트럼의 사이드로브 및 연관된 이미지 고스팅은, 체적 격자를 호스팅하는 기판의 두께 방향으로, 즉 일반적으로 체적 격자의 프린지의 어레이의 피치 방향에 수직한 방향으로 체적 격자를 아포다이징함으로써 억제될 수 있다. 도 4b에서, 각도 단위의 반사도 회절 각도 θ에 대해 2개의 인접한 체적 격자 쌍으로부터 아포다이징된 체적 격자의 반사도 R이 도시되어 있다. 중심 피크(401B)만이 존재하며, 사이드 로브는 크게 감소되었다. 따라서, 이미지 광은 체적 격자 쌍의 "온당치 않은" 체적 격자로부터는 반사되지 않을 수 있어서 고스트 없는 이미지를 발생시킬 수 있다. 적어도 이미지 고스트는 상당히 억제될 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 플롯은 RCWA(rigorous coupled wave analysis)를 사용하여 수행된 격자 구조의 물리적 광 시뮬레이션을 기반으로 한다. 여기에서 고려되는 격자 커플러의 체적 격자는 또한 반사 대신 투과로 동작할 수 있고, 이미지 고스팅을 겪을 수도 있다는 것이 주목된다.
이제 도 5를 참조하면, 광 커플러(500)는 도 1a의 동공 복제 도파관(100A), 도 1b의 동공 복제 도파관(100B), 도 2의 동공 복제 도파관(200), 및 도 3f의 동공 복제 도파관(300)의 일부일 수 있다. 광 커플러(500)는 XY 평면에 평행한 대향되는 제1 표면(521) 및 제2 표면(522)을 갖는 기판(510)을 포함한다. 기판의 두께(t)의 방향은 도 5에서 Z 방향이다. 기판(510)은 평평할 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없으며; 곡면 기판 변형례에서, 제1 표면(521)과 제2 표면(522)은 서로에 대해 평행하게 뻗어있을 수 있다. 광 커플러(500)는 충돌하는 광빔을 인커플링하기 위한 인커플러 뿐만 아니라 광빔의 일부를 기판(510)을 따라 서로 다른 위치에서 아웃커플링하기 위한 아웃커플러를 나타낸다. 광 커플러(500)는 복수의 체적 격자(520), 예컨대, 서로 다른 격자 피치를 갖는 적어도 10, 20, 50, 또는 100개 이상의 체적 격자를 포함할 수 있다.
도 6a를 참조하면, 굴절률 콘트라스트의 프로파일(601), 즉 체적 격자 프린지의 굴절률과 기판(510)의 굴절률 사이의 차이가 두께 좌표 Z의 함수로서 도시된다. 이 예에서 제1 프로파일(601)은 가우시안 함수(Gaussian function)로 기술된다. 비가우시안 함수(non-Gaussian function)도 사용될 수 있다. 보다 일반적으로, 복수의 체적 격자의 각 체적 격자의 굴절률 콘트라스트 변화는 종 형상 또는 유사한 함수를 가질 수 있다. 종 형상 함수는 기판(510) 내부에 종의 팁(tip)을 갖고 기판(510)의 외부 표면에 종의 립(lip)을 가질 수 있다. 다시 말해서, 종 형상 함수는 기판(510)의 양 외부 표면(즉, 도 5의 상단 표면 및 하단 표면)으로부터 기판(510)의 중심 두께를 향해 단조롭게 증가한다. 최대치는 기판(510)의 두께(t)의 중간 부근에 배치될 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. 예를 들어, 종 형상 프로파일은 제2 프로파일(602)과 같이 한쪽을 향해 치우쳐 있을 수 있다. 기판(510) 내에 배치된 격자 커플러의 프린지는 기판(510)과 예각을 형성할 수 있지만, 그의 굴절률 콘트라스트는 제1 프로파일(601) 또는 제2 프로파일(602)에 따라 변한다. 균일한 프로파일(603), 즉 아포다이징되지 않은 격자의 프로파일도 비교를 위해 도시되어 있다. 서로 다른 체적 격자는 굴절률 콘트라스트의 동일하거나 상이한 z-프로파일을 가지면서 기판(510)에서 공간적으로 중첩될 수 있다.
후자의 포인트(굴절률 콘트라스트의 상이한 z-프로파일)는 도 6b에 도시되어 있으며, 여기서 도 5의 광 커플러(500)의 체적 격자의 굴절률 콘트라스트 진폭은, 수치 시뮬레이션을 사용하여 독립적으로 최적화된 서로 다른 체적 격자의 아포다이제이션을 갖는 커플러에 대해, 체적 격자 피치의 함수로서 도시되어 있다. 광 커플러(500)의 체적 격자는 서로 다른 피치를 가지며, 광 커플러(500)의 복수의 체적 격자의 종 형상 함수는 커플러(500)의 최적의 성능을 위해 서로 다른 진폭을 갖는다.
체적 격자 기반 격자 커플러의 굴절률 콘트라스트 아포다이제이션은 광화학적 및 화학적 아포다이제이션 방법을 포함한 다양한 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 도 7은 광화학적 방법을 예시한 것이다. 선택적 기판(명확성을 위해 도시되지 않음)에 의해 지지될 수 있는 광중합체(PP) 층(710)은 XY 평면에 배치된다. PP 층(710)은 비스듬한 제1 간섭성 광빔(711) 및 제2 빔 간섭성 광빔(712)으로 PP 층(710)의 대향되는 상단 표면(721) 및 하단 표면(722)을 제각기 조명하는 파장 λ 격자의 제1 간섭성 광빔(711) 및 제2 간섭성 광빔(712)의 간섭에 의해 형성된 격자 형성 광(704)에 노출되어, 형성될 체적 격자의 프린지 패턴에 해당하는 간섭 패턴을 PP 층(710) 내에 형성한다. PP 재료는 격자 형성 광(704)의 제1 간섭성 광빔(711)과 제2 간섭성 광빔(712)에 의해 형성된 간섭 패턴의 고강도 구역에서 굴절률을 변화시키는 반면 간섭 패턴의 저강도 구역에서는 굴절률이 변경되지 않은 상태로 유지되거나 아주 조금 변화된다. 격자 형성 광(704)은 전형적으로 단색이다. PP 층(710)은 서로 다른 입사각 및/또는 서로 다른 파장의 격자 형성 광(704)에 복수 회 노출 처리될 수 있다. PP 층(710)은 이러한 노출을 수십 또는 심지어는 수백 번 겪을 수 있다.
격자 아포다이제이션은 PP 층(710)의 상단 표면(721) 또는 하단 표면(722) 중 적어도 하나를 특정 파장 λ 아포다이제이션의 아포다이제이션 광빔(702)으로 조명함으로써 달성될 수 있다. 아포다이제이션 광빔(702)은 PP 층(710)의 상단 표면(721) 및/또는 하단 표면(722)에 대한 수직 입사를 위해, PP 층에 대해 수직으로, 예컨대, Z 방향을 따라 배향될 수 있다. 아포다이제이션 광의 파장 또는 파장들 λ 아포다이제이션은 아포다이제이션 광의 대부분이 PP 층(710)의 중간에 도달하기 전에 흡수되어 원하는 굴절률 콘트라스트 프로파일을 제공하도록 선택될 수 있다. 아포다이제이션 광빔(702)으로 PP 층(710)을 조명하면 PP 층(710)의 상단 표면(721) 및 하단 표면(722) 근처에서의 굴절률 콘트라스트가 중심에서보다 더 크게 감소되며, 이는 격자의 굴절률 프로파일의 아포다이징을 유발한다. 사용되는 광화학 공정의 세부사항에 따라, 아포다이제이션 조명은 격자 형성 조명에 선행하거나, 동시적이거나, 후행할 수 있다. 아포다이제이션 정도는 아포다이제이션 파장 λ 아포다이제이션에서의 흡수 계수 및 PP 층(710)의 (Z 차원에 따른) 두께에 따라 달라진다.
일부 예에서, 아포다이제이션은 화학적으로 유도될 수 있거나, 화학적 아포다이제이션은 도 7을 참조하여 위에서 설명된 광유도 아포다이제이션을 보완할 수 있다. 화학적 아포다이제이션 공정이 도 8에 도시되어 있으며, 여기서는 억제제 층이라고도 하는 화학적 활성층(820)이 PP 층(710)의 상단 표면(721) 및/또는 하단 표면(722) 표면에 추가된다. 적어도 하나의 억제제 층(820)이 제공될 수 있다. 억제제 층(들)(820)의 기능은 격자 형성 광(704)에 의해 개시되는 광중합 공정을 제어 가능하게 억제하는 것이다. 아포다이제이션은 각 체적 격자의 굴절률 콘트라스트 변동이 실질적으로 동일할 수 있도록, 예컨대, 서로 5% 내에서 상이할 수 있도록 수행될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여 위에서 제시한 격자 아포다이제이션 구성에서, PP 층(710)에 형성된 복수의 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는 PP 층(710)의 서로 다른 심도에 배치될 수 있으며, Z 방향을 따라 서로 다른 높이를 가질 수 있어서, 서로 다른 아포다이제이션 레벨 및/또는 서로 다른 격자 회절 효율을 달성할 수 있다. 서로 다른 피치를 갖는 적어도 10개의 체적 격자가 제공될 수 있다. 일부 예에서, 적어도 100개의 체적 격자가 제공된다.
이제 도 9를 참조하면, 인커플러 및 아웃커플러, 예를 들어, 도 5의 커플러(500)를 포함하는 도 2의 광가이드(200)와 같은 광가이드를 제조하기 위한 방법(900)은, 2개의 대향 표면을 포함하는 기판, 예컨대, 도 2의 광가이드(200)의 기판(210) 내에, 광빔, 예컨대, 광빔(204)을 기판(210) 내로 인커플링하기 위한 복수의 인커플링 체적 격자, 및/또는 복수의 인커플링 체적 격자에 대응하며, 광빔(204)의 일부(208)를 기판(210)을 따라 아웃커플링하기 위한 복수의 아웃커플링 체적 격자를 형성하는 단계(도 9; 902)를 포함한다. 복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자의 각 체적 격자는 격자 피치에서 프린지의 어레이를 포함한다. 프린지는 기판(210)의 길이 차원(도 2의 X 차원) 및 두께 차원(도 2의 Z 차원)을 따라 연장된다.
복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자 중 적어도 하나의 체적 격자는, 프린지의 국부 굴절률과 기판의 국부 굴절률 사이의 차이, 즉 복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자 중 적어도 하나의 굴절률 콘트라스트가 심도 좌표(도 2, 도 5, 도 7, 및 도 8에서 Z 좌표), 즉 기판의 두께 차원에 따른 좌표에 의존하도록 아포다이징된다(도 9; 904). 도 5 및 도 6a를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 심도 좌표에 대한 굴절률 콘트라스트의 의존도는 종 형상 함수(예컨대, 도 6a의 601, 602)로 표현될 수 있으며, 종 형상 함수의 중심 또는 그 근처에서 최대치가 형성된다.
광가이드의 격자 운반 영역은 광중합체 층을 포함할 수 있다. 인커플링 및/또는 아웃커플링 격자는 도 5, 도 7, 및 도 8을 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 광중합체 층을 원하는 격자에 해당하는 간섭 패턴에 노출시킴으로써 광중합체 층 내에 형성될 수 있다. 그러한 예에서, 아포다이징은, 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 광중합체 층의 적어도 하나의 표면을 아포다이제이션 광에 노출시켜 해당 표면 또는 표면들에 근접한 굴절률 콘트라스트를 감소시킴으로써 수행될 수 있다.
격자 형성(902)은 아포다이징(904)과 동시에, 아포다이징(904) 이전에, 및/또는 아포다이징 이후에 수행될 수 있다. 아포다이징(904)은 도 7을 참조하여 위에서 설명된 바와 같이 광화학적으로 수행될 수 있고/있거나 도 8을 참조하여 위에서 설명된 바와 같이 화학적으로 수행될 수 있다.
격자 형성(902)은 복수의 광 노출 단계를 포함할 수 있다. 단일 격자 또는 여러 개의 격자가 단일 단계 동안 노출될 수 있다. 커플러에 필요한 모든 격자가 형성될 때까지 격자 형성 단계를 반복한다. 격자들은 중첩되어 형성될 수 있는며, 즉 서로 다른 각도 범위에서의 동작에 최적화된, 서로 다른 공간 피치를 갖는 서로 다른 체적 격자가 광중합체 층 내에서 공간적으로 중첩될 수 있다. 서로 다른 격자는 서로 다른 심도 레벨에서 형성될 수 있다. 또한, 일부 격자는 다른 것보다 더 넓을 수 있다.
도 10을 참조하면, 증강 현실(AR) 근안 디스플레이(1000)는 안경의 폼 팩터를 갖는 프레임(1001)을 포함한다. 프레임(1001)은 각 눈에 대해: 프로젝터(1008), 프로젝터(1008)에 광학적으로 결합된 동공 복제 광가이드(1010), 눈 추적 카메라(1004), 및 복수의 조명기(1006)를 지원한다. 동공 복제 광가이드(1010)는 본원에 개시된 인커플러 및/또는 아웃커플러 중 임의의 것을 포함할 수 있고, 인커플러 및/또는 아웃커플러는 본원에 개시된 Z 아포다이징된 체적 격자를 포함한다. 조명기(1006)는 아이박스(1012)를 조명하기 위해 동공 복제 광가이드(1010)에 의해 지지될 수 있다. 프로젝터(1008)는 사용자의 눈에 투사될 각도 도메인 내의 이미지를 운반하는 광빔의 팬을 제공한다. 동공 복제 광가이드(1010)는 광빔의 팬을 수신하고, 광빔의 팬의 각 빔의 여러 측방향으로 오프셋된 평행 사본을 제공하여 투사된 이미지를 아이박스(1012) 위로 확장한다.
눈 추적 카메라(1004)의 목적은 사용자의 양쪽 눈의 포지션 및/또는 방향을 결정하는 것이다. 일단 사용자의 눈의 포지션과 방향이 알려지면, 시선 수렴 거리와 방향이 결정될 수 있다. 프로젝터(1008)에 의해 디스플레이되는 이미지는, 사용자의 시선을 고려하여, 디스플레이되는 증강 현실 장면에 대한 사용자의 보다 나은 몰입 충실도를 위해, 및/또는 증강 현실과의 상호작용의 특정 기능을 제공하기 위해 동적으로 조정될 수 있다.
동작 시, 조명기(1006)는 해당 아이박스(1012)에서 눈을 조명하여, 눈 추적 카메라가 눈의 이미지를 획득할 수 있게 할 뿐만 아니라 기준 반사, 즉 글린트를 제공할 수 있도록 한다. 글린트는 캡처된 눈 이미지에서 기준 포인트로서 기능할 수 있으며, 글린트 이미지에 대한 눈 동공 이미지의 포지션을 결정함으로써 눈 시선 방향의 결정을 가능하게 한다. 조명 광으로 사용자의 주의를 산만하게 하는 것을 피하기 위해, 조명 광은 사용자에게 보이지 않게 할 수 있다. 예를 들어, 아이박스(1012)를 조명하는 데 적외선 광이 사용될 수 있다.
본 개시 내용의 실시예 및 예는 인공 현실 시스템을 포함하거나 이와 함께 구현될 수 있다. 인공 현실 시스템은 시각 정보, 청각, 촉각(체성 감각) 정보, 가속도, 균형 등의 감각을 통해 얻은 외부 세계에 대한 감각 정보를 사용자에게 제시하기 전에 어떤 방식으로든 조정한다. 비제한적인 예로서, 인공 현실은 가상 현실(VR), 증강 현실(AR), 혼합 현실(MR), 하이브리드 현실, 또는 이들의 일부 조합 및/또는 파생물을 포함할 수 있다. 인공 현실 콘텐츠는 전체 생성 콘텐츠 또는 캡처된(예컨대, 현실 세계) 콘텐츠와 결합된 생성 콘텐츠를 포함할 수 있다. 인공 현실 콘텐츠는 비디오, 오디오, 신체 또는 햅틱 피드백, 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있다. 이러한 임의의 콘텐츠는 단일 채널로, 또는 시청자에게 3차원 효과를 생성하는 스테레오 비디오에서와 같이 다중 채널로 제시될 수 있다.
또한, 일부 실시예 및 예에서, 인공 현실은 또한, 예를 들어, 인공 현실에서 콘텐츠를 생성하는 데 사용되고/되거나 인공 현실에서 달리 사용되는(예컨대, 인공 현실에서 활동을 수행하는) 애플리케이션, 제품, 액세서리, 서비스, 또는 이들의 일부 조합과 연관될 수 있다. 인공 현실 콘텐츠를 제공하는 인공 현실 시스템은 웨어러블 디스플레이, 예를 들어, 호스트 컴퓨터 시스템에 연결된 HMD, 독립형 HMD, 안경의 폼 팩터를 갖는 근안 디스플레이, 모바일 디바이스 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 한 명 이상의 시청자에게 인공 현실 콘텐츠를 제공할 수 있는 임의의 다른 하드웨어 플랫폼을 포함하는 다양한 플랫폼 상에 구현될 수 있다.
본 개시 내용은 본원에 설명된 특정 실시예 및 예에 의한 범위 내에 제한되는 것은 아니다. 실제로, 본원에 개시된 것 이외에도, 다른 다양한 실시예, 예 및 수정례는 전술한 설명 및 첨부되는 도면으로부터 본 기술 분야의 통상의 기술자에게는 명백할 것이다. 따라서, 그러한 다른 실시예, 예 및 수정례는 본 개시 내용의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다. 또한, 본 개시 내용은 본원에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락으로 설명되었지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자는, 그 유용성이 이에 제한되지 않으며, 본 개시 내용이 임의의 수의 목적을 위해 임의의 수의 환경에서 유리하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 아래에 기술된 청구항은 본원에 기술된 바와 같이 본 개시 내용의 전체 범위를 고려하여 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 광 커플러로서,
    기판; 및
    상기 기판 내의 복수의 체적 격자를 포함하고, 상기 복수의 체적 격자 중 각 체적 격자는 격자 피치에서 프린지의 어레이를 포함하며, 상기 프린지는 상기 기판의 길이 차원 및 두께 차원을 따라 연장되며;
    상기 프린지의 굴절률과 상기 기판의 굴절률 사이의 차이는 상기 기판의 두께 차원에 따른 심도 좌표에 의존하고;
    상기 심도 좌표에 대한 상기 차이의 의존도는 종 형상 함수를 포함하는 것인, 광 커플러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 종 형상 함수는 상기 기판의 양측으로부터 상기 기판의 중심 두께를 향해 단조롭게 증가하며;
    바람직하게 상기 종 형상 함수는 가우시안 함수를 포함하는 것인, 광 커플러.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프린지는 상기 기판과 예각을 형성하는 것인, 광 커플러.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는 상기 기판 내에서 중첩되는 것인, 광 커플러.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자의 종 형상 함수는 서로 다른 진폭을 갖는 것인, 광 커플러.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는 서로 다른 격자 피치를 가지며;
    바람직하게 상기 복수의 체적 격자는 서로 다른 격자 피치를 갖는 적어도 10개의 체적 격자를 포함하는 것인, 광 커플러.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는:
    상기 기판 상에 충돌하는 광을 서로 다른 입사각으로 인커플링하고/하거나
    상기 기판에서 전파하는 광을 서로 다른 회절 각도로 아웃커플링하도록 구성된 것인, 광 커플러.
  8. 광가이드로서,
    일련의 반사에 의해 광빔을 전파하기 위해 서로 평행하게 뻗어있는 2개의 대향 표면을 포함하는 기판;
    상기 기판 내에서 상기 광빔을 상기 기판 내로 인커플링하기 위한 복수의 인커플링 체적 격자; 및
    상기 기판 내에서 상기 복수의 인커플링 체적 격자에 대응하며, 상기 광빔의 일부를 상기 기판을 따라 아웃커플링하기 위한 복수의 아웃커플링 체적 격자를 포함하고;
    상기 복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자의 각 체적 격자는 격자 피치에서 프린지의 어레이를 포함하고, 상기 프린지는 상기 기판의 길이 차원 및 두께 차원을 따라 연장되고;
    상기 프린지의 굴절률과 상기 복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자 중 적어도 하나의 상기 기판의 굴절률 사이의 차이는 상기 기판의 두께 차원에 따른 심도 좌표에 의존하고, 상기 심도 좌표에 대한 상기 차이의 의존도는 종 형상 함수를 포함하는 것인, 광가이드.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 종 형상 함수는 상기 기판의 양측으로부터 상기 기판의 중심 두께를 향해 단조롭게 증가하며;
    바람직하게 상기 종 형상 함수는 가우시안 함수를 포함하는 것인, 광가이드.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 복수의 인커플링 및 아웃커플링 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자의 종 형상 함수는 서로 다른 진폭을 갖는 것인, 광가이드.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 인커플링 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는 상기 기판 상에 충돌하는 광빔을 서로 다른 입사각으로 인커플링하도록 구성되고; 그리고
    상기 복수의 해당 아웃커플링 체적 격자 중 서로 다른 체적 격자는 상기 광빔의 일부를 서로 다른 회절 각도로 아웃커플링하도록 구성되는 것인, 광가이드.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자 중 적어도 하나는 상기 인커플링 체적 격자 및 상기 아웃커플링 체적 격자 모두를 포함하는 것인, 광가이드.
  13. 광가이드를 제조하는 방법으로서,
    2개의 대향 표면을 포함하는 기판 내에, 광빔을 상기 기판 내로 인커플링하기 위한 복수의 인커플링 체적 격자, 및 상기 복수의 인커플링 체적 격자에 대응하며, 상기 광빔의 일부를 상기 기판을 따라 아웃커플링하기 위한 복수의 아웃커플링 체적 격자를 형성하는 단계 ― 상기 복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자의 각 체적 격자는 격자 피치에서 프린지의 어레이를 포함하고, 상기 프린지는 상기 기판의 길이 차원 및 두께 차원을 따라 연장됨 ―; 및
    상기 프린지의 굴절률과 상기 복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자 중 적어도 하나의 상기 기판의 굴절률 사이의 차이가 상기 기판의 두께 차원에 따른 심도 좌표에 의존하도록 상기 복수의 인커플링 또는 아웃커플링 체적 격자 중 적어도 하나의 체적 격자를 아포다이징하는 단계 ― 상기 심도 좌표에 대한 상기 차이의 의존도는 종 형상 함수를 포함하며, 상기 종 형상 함수의 중심에서 최대치가 형성됨 ―
    를 포함하는, 광가이드를 제조하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광가이드는 광중합체 층을 포함하고,
    상기 형성하는 단계는 상기 프린지를 형성하기 위해 상기 광중합체 층을 격자 형성 광에 노출시키는 단계를 포함하고; 그리고
    상기 아포다이징하는 단계는 상기 광중합체 층의 적어도 하나의 표면을 아포다이제이션 광에 노출시켜 상기 차이를 상기 적어도 하나의 표면에 근접하게 감소시키는 단계를 포함하는 것인, 광가이드를 제조하는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 형성하는 단계는 상기 아포다이징하는 단계와 동시에 수행되고; 및/또는
    상기 형성하는 단계는 상기 아포다이징하는 단계 전 또는 후에 수행되는 것인, 광가이드를 제조하는 방법.
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