全息波導(dǎo)元件的光線追跡及誤差分析

高 陽， 何永學(xué), 趙龍波， 謝 意， 康明武

(1.光電控制技術(shù)重點實驗室，河南 洛陽 471000； 2.中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設(shè)備研究所，河南 洛陽 471000; 3.中國人民解放軍93787部隊，北京 100076)

全息波導(dǎo)元件的光線追跡及誤差分析

高 陽1，2， 何永學(xué)3, 趙龍波2， 謝 意1，2， 康明武1，2

(1.光電控制技術(shù)重點實驗室，河南 洛陽 471000； 2.中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設(shè)備研究所，河南 洛陽 471000; 3.中國人民解放軍93787部隊，北京 100076)

全息波導(dǎo)元件的設(shè)計通常會分解為光柵設(shè)計和波導(dǎo)設(shè)計，這種設(shè)計過程并不直觀，且不適用于加工誤差分析。為了解決上述問題，提出一種全息波導(dǎo)元件的綜合分析方法，以二維出瞳拓展的全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)為例，針對波導(dǎo)上下表面不平行度、光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行誤差分析，以便了解上述誤差對成像質(zhì)量的影響。通過對模型參數(shù)的誤差分析，對實際的生產(chǎn)加工過程提出有意義的精度指導(dǎo)。

波導(dǎo)光學(xué)； 衍射光學(xué)； 全息波導(dǎo)； 誤差分析

0 引言

全息波導(dǎo)元件利用光柵的衍射現(xiàn)象和波導(dǎo)的全反射現(xiàn)象進行光線傳輸和成像，具有結(jié)構(gòu)小、重量輕、視場大、出瞳大的優(yōu)點，被認(rèn)為是新一代的顯示技術(shù)。全息波導(dǎo)顯示原理在近幾年被國內(nèi)外學(xué)者深入研究[1]，并在頭戴式顯示設(shè)備和軍用顯示器等領(lǐng)域得到了應(yīng)用[2-5]。

全息波導(dǎo)元件的設(shè)計綜合了基于衍射光學(xué)理論的光柵結(jié)構(gòu)設(shè)計[6-9]和基于幾何光學(xué)的波導(dǎo)布局設(shè)計。理想的全息波導(dǎo)元件沒有光焦度，因而不會產(chǎn)生像差。而實際加工過程中，光柵的周期、光柵矢量方向、波導(dǎo)板上下表面的平行度等結(jié)構(gòu)參數(shù)會與設(shè)計值產(chǎn)生誤