WO2024051788A1

WO2024051788A1 - 光波导结构及其制作方法、光学组件和近眼显示设备

Info

Publication number: WO2024051788A1
Application number: PCT/CN2023/117571
Authority: WO
Inventors: 丁武文; 孙鹏; 朱璐璐; 杨健晗; 赵骁宇; 刘琦; 邓焯泳; 蒋珺楠; 鲁云开; 郭艳君
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2022-09-08
Filing date: 2023-09-07
Publication date: 2024-03-14
Anticipated expiration: 2025-03-08
Also published as: EP4575610A1; CN117666138A; EP4575610A4; US20250208424A1

Abstract

本申请提供了一种合光单元、光学组件、光机、光波导、近眼显示设备及光波导的制作方法。通过合光单元四个棱镜单元的设计，使得光学组件中发光单元的布置方案更灵活，有利于近眼显示设备和光机的结构紧凑。通过对光波导的具体的结构设计能够提升光波导的衍射效率、提升图像显示效果、解决鬼像问题、使得近眼显示设计具有轻量化等优势，本申请还提供一种具有柔性的光波导。采用本申请提供的光波导的制作方法能够提高制作过程脱模的可靠性，能够提升光波导的结构稳定性，且提升光学减反的功能。

Description

光波导结构及其制作方法、光学组件和近眼显示设备

本申请要求于2022年09月08日提交中国专利局、申请号为202211092291.2、申请名称为“一种增强现实设备及其显示方法”的中国专利申请的优先权，2022年12月30日提交中国专利局、申请号为202211731720.6、申请名称为“光波导结构及其制作方法、光学组件和近眼显示设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及光学显示技术领域，尤其涉及一种光波导结构及其制作方法、光学组件和近眼显示设备，其中，光波导结构可以为光栅结构、耦出光栅、具有光栅结构的光波导结构等等，光学组件可以为光机、合光单元、具有光机与合光单元的光学组件等等。

背景技术

近眼显示(near-to-eye display)，也称头戴显示或可穿戴显示，可在单眼或双眼视场中创建虚像，近眼显示通过置于人眼非明视距离内的显示设备，向人眼渲染出光场信息，进而在眼前重建虚拟场景的技术。

增强现实(augmented reality，AR)技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(如：视觉信息，三维形貌，声音，味道，触觉等)，通过光学、计算机、电子等，模拟仿真后再叠加，不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用光学显示装置，把真实世界与虚拟图像结合在一起，形成虚实结合的沉浸式视觉体验。

将AR技术应用在近眼显示设备中，产生了AR眼镜，AR可以实现诸多功能，可以看作是一台微型的手机，通过跟踪眼球视线轨迹判断用户处于的状态，并且可以开启相应功能。近眼显示技术产品(例如AR眼镜)正在朝着更轻、更薄、更便携的方向发展，同时对近眼显示设备所渲染的内容也要求更加舒适、更加真实、更加流畅。因此，对于近眼显示设备而言，行业设计发展的趋势为：轻量化的设计、薄型小尺寸的设计、提升光学显示效果等。

发明内容

本申请提供了一种光波导结构及其制作方法、光学组件和近眼显示设备，其中，光波导结构可以为光栅结构、耦出光栅、具有光栅结构的光波导结构等等，光学组件可以为光机、合光单元、具有光机与合光单元的光学组件等等，能够实现近眼显示设备的轻量化、薄型小尺寸、及提升光学显示效果。

第一方面，本申请具体实施方式提供一种合光单元，用于近眼显示设备的光机中，所述合光单元包括第一棱镜单元、第二棱镜单元、第三棱镜单元和第四棱镜单元，所述第一棱镜单元和所述第三棱镜单元为五面体结构，所述第二棱镜单元和所述第四棱镜单元为四面体结构，所述第一棱镜单元、所述第二棱镜单元、所述第三棱镜单元和所述第四棱镜单元拼接形成六面体架构，所述第一棱镜单元和所述第二棱镜单元之间对接的位置为第一面，所述第三棱镜单元和所述第四棱镜单元之间的对接位置为第二面，所述第一棱镜单元和所述第四棱镜单元之间对接的位置为第三面，所述第二棱镜单元和所述第三棱镜单元之间的对接位置为第四面，所述第一面和所述第二面设置第一分光膜，所述第三面和所述第四面设置第二分光膜，所述第一分光膜和所述第二分光膜反射的光线的波长范围不同，所述第一面和所述第二面构成所述六面体架构的第一对角面，所述第三面和所述第四面构成所述六面体结构的第二对角面，所述第一对角面和所述第二对角面之间的相交线为所述六面体结构的体对角线。

本申请通过将合光单元中的四个棱镜单元中的第一棱镜单元和第三棱镜单元设计为五面体结构，将四个棱镜单元中的第二棱镜单元和第四棱镜单元设计为四面体结构，这四个棱镜单元拼接能形成六面体架构，通过在第一对角面和第二对角面上设置分光膜，而且第一对角面和第二对角面之间的相交线为所述六面体结构的体对角线，使得合光单元能够更灵活地匹配发光单元，即发光单元的各显示屏的摆放方案更多，更灵活，可以根据具体的使用环境的需求采用合适的摆放方案，有利于近眼显示设备的光机结构紧凑，特别是光机中的柔性电路板可以沿着近眼显示设备的结构件延伸布置，不需要弯折，能够节约空间。

一种可能的实现方式中，所述第一棱镜单元、所述第二棱镜单元、所述第三棱镜单元和所述第四棱镜单元均为一体式棱镜结构。本实施方式提供一种由四块棱镜构成的合光单元，具有结构简洁，且与发光单元配置仍具灵活性的优势。

一种可能的实现方式中，所述第一分光膜用于反射第一波长范围的光且透射第二波长范围的光及第三波长范围的光，所述第二分光膜用于反射第二波长范围的光且透射第一波长范围的光及第三波长范围的光。本方案限定了在由四块棱镜构成的合光单元中的一种分光膜的配置方案，通过分光膜的配置，影响发光单元的配置，使得合光单元和发光单元结合后的交机能够具有结构紧凑、节约空间的优势。

一种可能的实现方式中，所述第一分光膜用于反射第二波长范围的光且透射第一波长范围的光及第三波长范围的光，所述第二分光膜为用于反射第一波长范围的光且透射第二波长范围的光及第三波长范围的光。本方案限定了在由四块棱镜构成的合光单元中的一种分光膜的配置方案，通过分光膜的配置，影响发光单元的配置，使得合光单元和发光单元结合后的交机能够具有结构紧凑、节约空间的优势。

一种可能的实现方式中，所述第一棱镜单元包括第一子棱镜和第二子棱镜，所述第一子棱镜和所述第二子棱镜之间对接的位置为第一子面；所述第二棱镜单元包括第三子棱镜和第四子棱镜，所述第三子棱镜和所述第四子棱镜之间对接的位置为第二子面；所述第三棱镜单元包括第五子棱镜和第六子棱镜，所述第五子棱镜和所述第六子棱镜之间对接的位置为第三子面；所述第四棱镜单元包括第七子棱镜和第八子棱镜，所述第七子棱镜和所述第八子棱镜之间对接的位置为第四子面；所述第一子面、所述第二子面、所述第三子面和所述第四子面构成所述六面体结构的第三对角面，所述第三对角面和所述第一对角面之间的相交线为所述六面体结构的体对角线，所述第三对角面和所述第二对角面之间的相交线的长度等于所述六面体结构的棱长。本实施方式提供一种由八块棱镜构成的合光单元，相较四块棱镜架构，本方案具有更灵活地与发光单元搭配的方案，本方案能够实现更多的发光单元的配置，使得光机的应用方案更多，可以根据具体的设计需求，选择合适的发光单元的配置方案，灵活性更好。

一种可能的实现方式中，所述第一子棱镜和所述第二子棱镜均为五面体棱镜；所述第三子棱镜和所述第四子棱镜中的一个为四面体棱镜，另一个为五面体棱镜；所述第五子棱镜和所述第六子棱镜均为五面体棱镜；所述第七子棱镜和所述第八子棱镜中的一个为四面体棱镜，另一个为五面体棱镜。本方案限定了由八块棱镜构成的合光单元中的各棱镜的具体的形态，本申请通过不同形态的棱镜的设置，使得合光单元具有灵活布置发光单元的优势。

一种可能的实现方式中，所述第三对角面设有第三分光膜，所述第三分光膜、所述第一分光膜和所述第二分光膜分别用于反射不同波长范围的光线。本方案限定了由八块棱镜构成的合光单元中分光膜的设置方案，通过三个分光膜的设置，且三个分光膜分别用于反射不同波长范围的光线，使得合光单元具有灵活的布置发光单元的优势。

一种可能的实现方式中，所述第二分光膜和所述第三分光膜均包括四个子膜，所述第一分光膜为一体式的结构。本方案限定了第二分光膜和第三分光膜的具体的结构，及第一分光膜为一体式结构的方案，本方案设计的分光膜应用在由八块棱镜构成的合光单元中，由于第一分光膜可以为一体式结构，具有结构简洁，组装方便的优势。

一种可能的实现方式中，所述第二分光膜包括两个子膜，所述第一分光膜为一体式的结构。本方案设计的分光膜应用在由四块棱镜构成的合光单元中，由于第一分光膜可以为一体式结构，具有结构简洁，组装方便的优势。

一种可能的实现方式中，所述第一分光膜为反绿透红蓝膜层，所述第二分光膜为反蓝透红绿膜层，所述第三分光膜为反红透蓝绿膜层。本方案具体限定一种三个分光膜的具体配置方案。

一种可能的实现方式中，所述六面体结构为立方体。立方体结构的设计，使得发光单元中不同颜色的光源(即第一波长范围发射单元、第二波长范围发射单元和第三波长范围发射单元)从入光面至出光面的光程可以保持一致，即第一波长范围发射单元所发出的红色光线、第二波长范围发射单元所发出的蓝色光线及第三波长范围发射单元所发出的绿色光线在合光单元内的传输路径的长度是一样的，光的传输路径即光程，光程相同，有利于保证光机成像的清晰度。若某一种颜色的光的光程与其它颜色光的光程不一致，会导致光机投影的图像清晰度不好，图像较模糊。

第二方面，本申请具体实施例提供一种光机，包括发光单元、光学成像单元和第一方向任意一种可能的实施方式提供的合光单元，所述合光单元用于将发光单元发出的单色光进行合光，所述光学成像单元位于所述合光单元的出光侧。本申请提供的光机，由于包括第一方面所述的合光单元，使得光机具有更灵活的配置方案，使光机可以配置在近眼显示设备中更多的环境。光机的结构可以更紧凑，有利于节约空间。

一种可能的实现方式中，所述发光单元包括第一波长范围发射单元、第二波长范围发射单元和第三波长范围发射单元，所述第一波长范围发射单元正对所述合光单元的所述六面体结构的第一入光面，所述第二波长范围发射单元正对所述合光单元的所述六面体结构的第二入光面，所述第三波长范围发射单元正对所述合光单元的所述六面体结构的第三入光面，所述第一入光面、所述第二入光面和所述第三入光面两两相互垂直相邻设置，所述第一波长范围发射单元的发光面的法线方向和所述第二波长范围发射单元的发光面的法线方向均垂直于所述光机的所述光学成像单元的光轴，所述第三波长范围发射单元的发光面的法线方向与所述光机的所述光学成像单元的光轴方向相同。本方案提供了一种具体的发光单元和合光单元的各入光面对应设置的方案。

一种可能的实现方式中，所述发光单元包括第一波长范围发射单元、第二波长范围发射单元和第三波长范围发射单元，所述第一波长范围发射单元的发光面正对所述合光单元的所述六面体结构的第一入光面，所述第二波长范围发射单元的发光面正对所述合光单元的所述六面体结构的第二入光面，所述第三波长范围发射单元的发光面正对所述合光单元的所述六面体结构的第三入光面，所述第一入光面和所述第二入光面相互平行，所述第三入光面垂直于所述第一入光面，所述第一波长范围发射单元的发光面的法线方向、所述第三波长范围发射单元的发光面的法线方向和所述第二波长范围发射单元的发光面的法线方向均垂直于所述光机的所述光学成像单元的光轴。本方案提供了另一种具体的发光单元和合光单元的各入光面对应设置的方案。

一种可能的实现方式中，合光单元的入光面的面积大于对应的发光单元的发光面的面积，这样可以保证发光单元发出的光线更多地进入合光单元，提升光线传输的效率。

第三方面，本申请具体实施例提供一种近眼显示设备，包括结构件和镜片，所述结构件包括镜腿和镜框，所述镜腿连接于所述镜框，所述镜片具有光波导，所述镜片固定在所述镜框上，所述近眼显示设备包括第二方面任意一种可能的实施方式提供的光机，所述光机固定至所述结构件。本方案提供一种近眼显示设备，由于包括第二方面所述的光机，使得近眼显示设备具有更多的设计方案，光机的位置布置灵活。而且由于光机的结构可以更紧凑，有利于节约空间，小利于近眼显示设备的尺寸小型化。

一种可能的实现方式中，所述近眼显示设备设有控制器，所述发光单元包括第一柔性电路板、第二柔性电路板和第三柔性电路板，所述第一柔性电路板电连接在所述第一波长范围发射单元和所述控制器之间，所述第二柔性电路板电连接在所述第二波长范围发射单元和所述控制器之间，所述第三柔性电路板电连接在所述第三波长范围发射单元和所述控制器之间，所述第一柔性电路板、所述第二柔性电路板和所述第三柔性电路板中的至少一个无弯折状顺着所述结构件延伸。本方案提供的近眼显示设备中，光机的柔性电路板中的至少一个不需要折叠，即无弯折状顺着结构件延伸，有利于整机尺寸的减小。可以理解的是，若将柔性电路板折叠，光机整体的尺寸会因柔性电路板的折叠变大，在近眼显示设备中，就会占用更大的空间。

一种可能的实现方式中，所述光机固定至所述镜腿，所述第一柔性电路板、所述第二柔性电路板和所述第三柔性电路板中的至少一个无弯折状顺着所述镜腿延伸，所述合光单元的所述六面体结构中的一个外表面为非入光表面，所述非入光表面邻接所述合光单元的出光面，所述非入光表面朝向所述镜腿的内侧，所述镜腿的内侧用于贴近人脸。这样的设置也能够保证近眼显示设备在靠近有脸的一侧不设置发光单元，降低用户感知到热的风险，提升用户使用的体验感。

第四方面，本申请提供的一种光学组件包括光机和光波导，所述光波导包括波导基底和耦入光栅，所述波导基底包括斜面，所述斜面位于所述耦入光栅和所述波导基底结合的位置或者位于所述耦入光栅和所述波导基底结合位置的入光侧，所述耦入光栅用于接收所述光机的光，所述斜面朝向所述光机，所述光机具有光轴，与所述光轴垂直的方向为第一方向，所述斜面和所述第一方向之间的夹角大于等于所述光机的视场角的二分之一，以使所述耦入光栅反射的所述光机的视场角的边缘光线能够偏出所述光机。本申请提供的光学组件，通过光波导的结构设计，具体而言，通过光波导的入光位置的设计，使得耦入光栅位置反射的光线偏离光机，即，耦入光栅位置反射的光线的方向会位于光机的光学有效区之外，不会返回至光机内，这样使得光学组件能获得较好的图像显示效率，解决了鬼像的问题。具体而言，通过在波导基底上设置斜面，斜面和第一方向夹角大于等于所述光机的视场角的二分之一，以使所述耦入光栅反射的所述光机的视场角的边缘光线能够偏出所述光机。

一种可能的实现方式中，所述光机的视场角为水平面视场角或垂直面视场角。本申请限定了光机的视场角可以为水平视场角，也可以为垂直面视场角，在计算斜面的角度时候可以采用任意一种视场角来获得合适的角度。体现了本方案设计较为灵活的一面。

一种可能的实现方式中，所述光机的光轴为所述光机的有效光学区的中心轴。可以理解为，本方案提供的光机为非离轴光轴系统，光学有效区的中心轴为光轴，为光机的设计提供了便利性。

一种可能的实现方式中，所述波导基底为一体成型结构，所述斜面为通过在所述波导基底上去除部分材料形成的结构。本方案限定一种具体的斜面形成方式，通过对波导基底去除部分材料形成斜面，易于保证斜面位置处的折射率的稳定性，即在斜面形成过程中，不容易改变波导基底的折射率，从而能够保证耦入光栅的衍射效率，保证耦入光线不会产生不需要的偏折，保证形成的虚拟图像的真实性，不产生扭曲。

一种可能的实现方式中，所述耦入光栅形成在所述斜面上，经所述耦入光栅反射的光线与所述光轴之间的夹角为第二角度，入射在所述耦入光栅上的所述光机的视场角的边缘光线与所述光轴之间的夹角为第一角度，所述第二角度大于所述第一角度。本方案限定了一种通过去除材料的方式得到的斜面的方案，限定了耦入光栅位于斜面上的具体的方案。本方案通过斜面和耦入光栅的设置，使得耦入光栅的设置的角度与波导基底的主平面之间形成倾斜状态，这样，入射在耦入光栅上的部分光线反射，反射光线直接偏离光机，本实施方式提供的光学组件不存在耦出光栅的反射光线进入光机后再一次反射形成鬼像的现象。

一种可能的实现方式中，所述波导基底包括主平面，所述斜面相对所述主平面倾斜，所述耦入光栅形成在所述主平面上，在所述光轴的延伸方向上，所述斜面位于所述耦入光栅和所述光机之间，所述光机的视场角的边缘光线经过所述斜面入射在所述耦入光栅上，经所述耦入光栅反射的所述光机的视场角的边缘光线经过所述斜面偏出所述光机。本方案限定了一种通过去除材料的方式得到的斜面的方案，限定了耦入光栅位于波导基底的主平面上的方案。由于斜面的相对耦入光栅所在的主平面倾斜设置，从斜面进入光波导后投射在耦入光栅上的光线，在斜面位置发生折射，这样可以保证在耦入光栅位置反射的耦入光栅反射光线会偏出光机。因此，本实施方式提供的光学组件不存在耦出光栅的反射光线进入光机后再一次反射形成鬼像的现象。

本申请通过将耦入光栅形成在波导基底的主平面上，由于主平面为波导基底的整体的平面状的外表面，对于耦入光栅的制作工艺，具有易于制作优势，对于设计及工艺步骤均具有优势。而将耦入光栅制作在斜面上的实施方式，虽然制作工艺方面有所挑战，但是耦入光栅和光机之间的光路相对更简洁，易于控制光传输效率。

一种可能的实现方式中，所述波导基底包括波导主体结构和附加结构，所述附加结构固定至所述波导主体结构的面对所述光机的表面，所述斜面形成在所述附加结构上，所述斜面位于所述附加结构背离所述波导主体结构的表面。本方案通过在波导基底上增加附加结构，通过附加结构形成斜面，本方案具有保护波导基底结构完整性的优势，波导基底的结构完整性有利于保证波导基底的寿命，未经切除部分结构的波导基底，强度和稳定性更好，结构稳定性好的光波导，光传输效率就相对稳定，本方案有利于保证光波导的寿命和光传输效率。

一种可能的实现方式中，所述耦入光栅形成在所述斜面上，从所述耦入光栅入射的光线经过所述附加结构后进入所述波导主体结构，经所述耦入光栅反射的光线与所述光轴之间的夹角为第二角度，入射在所述耦入光栅上的所述光机的视场角的边缘光线与所述光轴之间的夹角为第一角度，所述第二角度大于所述第一角度。本方案限定了设置附加结构与波导基底结合的方案中，耦入光栅的具体的位置的一种方案，本方案将耦入光栅设置在斜面上。使得耦入光栅的入射光的光路简洁，入射光的能量易于控制，有利于提升光效。

一种可能的实现方式中，所述波导主体结构包括主平面，所述斜面相对所述主平面倾斜，所述耦入光栅形成在所述主平面上，在所述光轴的延伸方向上，所述斜面位于所述耦入光栅和所述光机之间，所述光机的视场角的边缘光线经过所述斜面进入所述附加结构和所述波主导体结构且入射在所述耦入光栅上，经所述耦入光栅反射的所述光机的视场角的边缘光线经过所述波导主体结构和所述附加结构且从所述斜面射出且偏出所述光机。本方案限定了设置附加结构与波导基底结合的方案中，耦入光栅的具体的位置的一种方案，本方案将耦入光栅设置在波导基底的主平面上，由于主平面为波导基底的整体的平面状的外表面，对于耦入光栅的制作工艺，具有易于制作优势，对于设计及工艺步骤均具有优势。

一种可能的实现方式中，所述附加结构的材料与所述波导主体结构的材料相同。本方案通过限定材料相同，可以得到折射率与波导主体结构相同或相近的附加结构，以保证入射至波导基底的光线在附加结构和波导主体结构中的传输具有一致性，避免因折射率不同导致光线偏折影响衍射效率或无法得到需要的入射光的角度，因此，本申请通过限定附加结构的折射率和材质与波导基底一致，能够保证光波导的光学性能。

一种可能的实现方式中，所述附加结构的折射率与所述波导主体结构的折射率相同。具体而言，附加结构可以为高折衬底材料。通过对附加结构的折射率限定为与波导主体结构的折射率相同或近似，能够保证入射至波导基底的光线在附加结构和波导主体结构中的传输具有一致性，避免因折射率不同导致光线偏折影响衍射效率或无法得到需要的入射光的角度。

本申请所定义的折射率相同，其中的“相同”，可以理解为完全相同，可存在较小的公差，也可以理解为近似相同，只要使得入射光的角度在设计需求范围内即可。

一种可能的实现方式中，所述附加结构和所述波导主体结构之间通过光学胶水粘合，所述光学胶水的折射率和所述附加结构及所述波导主体结构的折射率相同。本方案限定了种附加结构和波导主体结构之间连接的具体方式，且约束光学胶水的折射率，使得光波导的波导基底的折射率具有一致性，避免因折射率不同导致光线偏折影响衍射效率或无法得到需要的入射光的角度。

一种可能的实现方式中，附加结构上的斜面的位置抛光处理，以提升光的透过率。

一种可能的实现方式中，所述附加结构和所述波导主体结构之间通过分子间键合方式结合。本方案限定了种附加结构和波导主体结构之间连接的具体方式，通过分子键合的方式结合，可以避免使用其它介质连接，例如光学胶水，本方案获得的附加结构和波导主体结构之间的结合更直接，有利于保证光波导基底的折射率具有一致性，避免因折射率不同导致光线偏折影响衍射效率或无法得到需要的入射光的角度。

第五方面，本申请提供一种近眼显示设备，包括结构件和第四方面任意一种可能的实施方式提供的所述光学组件，所述光学组件安装于所述结构件。本方案提供的近眼显示设备，因光学组件的设计，解决了鬼像的问题，获得优势的图像显示效果。

本申请第四方面提供的光学组件中的光机也可以包括本申请第一方面任意一种可能的实现方式提供的合光单元。

本申请第四方面提供的光学组件中的光机也为本申请第二方面任意一种可能的实现方式提供的光机。

本申请第五方面提供的近眼显示设备可以包括：本申请第一方面任意一种可能的实现方式提供的合光单元，和/或，本申请第二方面任意一种可能的实现方式提供的光机。

本申请第三方面提供的近眼显示设备可以包括本申请第四方面任意一种可能的实现方式提供的光学组件。

第六方面，本申请提供一种光波导，能够解决光线浪费和光线不均匀的问题。光波导包括耦入光栅和耦出光栅，所述耦入光栅用于将光线耦入所述光波导并在所述光波导内进行全反射，所述耦出光栅用于将光线耦出，所述耦出光栅包括第一区域和第二区域，沿第一方向，所述第一区域位于所述第二区域的入光侧，所述第一区域包括第一子区域和第二子区域，所述第一子区域和所述第二子区域沿第二方向排列，所述第二方向和所述第一方向相交，所述第一子区域和所述第二子区域内的光栅类型均为一维光栅，所述第二区域用于耦出光线，所述第二区域中至少部分光栅的光栅类型为二维光栅，所述第二区域的中轴线的延伸并穿过所述耦入光栅，所述第一子区域和所述第二子区域分布在所述中轴线的两侧。本申请通过第一区域中的一维光栅使得光线大部分能量均被传送至第二区域，能够提升光传播的效率，提升光的均匀性，而且可以降低加工制作的难度，降低成本。

一种可能的实现方式中，所述第一子区域、所述第二子区域均和所述第二区域接触。也可以理解为，第一子区域、第二子区域均和第二区域之间无任何间隙，通过连续制作第二区域，使得第二区域的光栅具有连续性，能够提升光线耦出效率。

一种可能的实现方式中，所述第一子区域和所述第二区域之间形成第一间隔区域，所述第二子区域和所述第二区域之间形成第二间隔区域，所述第一间隔区和所述第二间隔区内均无光栅结构。本方案有利于保证在制作耦出光栅的过程中，提升制作良率及效率。

一种可能的实现方式中，所述第一间隔区域沿所述第一方向延伸的尺寸小于等于4毫米，所述第二间隔区域沿所述第一方向延伸的尺寸小于等于4毫米。本方案限定第一间隔区域和第二间隔区域沿第一方向的尺寸，有利于保证光线的利用率，及耦出光线的强度。

一种可能的实现方式中，所述耦入光栅的中心位于所述第二区域的中轴线上。本方案限制了第二区域的中轴线的与耦入光栅之间的有关系，即第二区域的中心和耦入光栅的中心之间的连线可以认为是中轴线。

一种可能的实现方式中，所述第一子区域和所述第二子区域以所述中轴线为中心呈镜相对称分布。本方案通过约束所述第一子区域和所述第二子区域与中轴线之间的关系，通过镜相对称的设计，使得耦出光栅的第二区域的光的能量更均衡。

一种可能的实现方式中，所述第一子区域和所述第二子区域的面积不同。本方案可以根据具体的需求调节第一子区域和第二子区域的具体的尺寸和形态，使得光波导具有更广泛的应用场景。

一种可能的实现方式中，所述第一子区域的中心和所述第二子区域的中心之间的连线方向为所述第二方向，所述第二方向和所述中轴线之间的夹角小于90度。本实施方式，因着耦入光栅位置的调整，使得第一区域中的第一子区域和第二子区域具体的结构形态发生变化，但是，第一子区域和第二子区域仍然能够实现约束光束的传播方向，提升光传播效率的作用。

一种可能的实现方式中，所述第一子区域内的一维光栅的栅线延伸方向为第一栅线方向，所述第二子区域内的一维光栅的栅线延伸方向为第二栅线方向，所述第二区域内的二维光栅包括相交设置的第一栅线和第二栅线，所述第一栅线的延伸方向为所述第一栅线方向，所述第二栅线的延伸方向为第二栅线方向。本申请通过第一栅线的延伸方向与第一栅线方向大致相同，所述第二栅线的延伸方向和第二栅线方向大致相同的设置，使得光波导传送的图像信息具有真实性，不会产生图像的扭曲，保证图像显示效果。

一种可能的实现方式中，所述第一子区域内的一维光栅的分布周期与所述第一栅线的分布周期相同；和/或，所述第二子区域内的一维光栅的分布周期与所述第二栅线的分布周期相同。本方案通过约束第一子区域中的一维光栅的周期和第二区域中的第一栅线的周期相同，以及约束第二子区域中的一维光栅的周期和第二区域中的第二栅线的周期相同，可以保证耦出图像不失真，图像不会产生扭曲等不良现象，能够保证图像的显示效果。

一种可能的实现方式中，所述第一栅线方向和所述第二栅线方向之间的夹角为60度。本方案通过第一栅线方向和第二栅线方向之间的夹角为60度，能约束光线的传播方向，使得光线的传播方向匹配第二区域122中二维光栅的栅线方向，这样能够保证光线更多地被耦出，能够得到较高的光效。

一种可能的实现方式中，所述第一子区域和所述第二子区域接触。本方案提供的第一区域中，第一子区域中的一维光栅和第二子区域中的一维光栅连接，可以提高光传导的效率。

一种可能的实现方式中，所述第一子区域和所述第二子区域之间形成第三间隔区域。本方案通过在第一子区域和第二子区域之间设第三间隔区，有利于保证第一子区域中的一维光栅和第二子区域中的一维光栅的制作过程的简化，不需要精确控制二者邻接位置的光栅结构，只要预留第三间隔区域，就可以保证两个了区域中的一维光栅制作的更容易，节约制作和研发的成本。

一种可能的实现方式中，所述第三间隔区域内无光栅结构，所述第三间隔区域沿所述第二方向延伸的尺寸小于等于耦入光栅的最大径向尺寸。本方案通过约束第三间隔区域和耦入光栅最大径向尺寸的关系，使得耦入光栅传送至第三间隔区域位置的光线，仍然可以通过第一子区域和第二子区域中的一维光栅结构传送至第二区域，能够避免更多的光能的浪费。

一种可能的实现方式中，所述第二区域内所有的光栅类型均为二维光栅。本方案提供的第二区域具有结构简洁，易于制作的优势。

一种可能的实现方式中，所述第二区域内包括N个二维区和N-1个一维区，N≥2，N-1个所述一维区分别位于相邻的两个所述二维区之间，其中一个所述二维区邻接或邻近所述第一区域，所述一维区内的光栅类型为一维光栅，所述二维区内的光栅类型为二维光栅。本申请通过在第二区域中设置二维光栅和一维光栅，且将一维光栅设置在二维光栅中间，有利于调控耦出光线的强度，使整个画面均匀性更好。具体而言，在第二区域中，邻近第一区域的部分光线强度大于远离第一区域的部分的光线强度。一维区设置在相邻的二维区之间，一方面，通过一维区中的一维光栅能够减弱一维区位置的光强，另一方面，一维区中的一维光栅能够约束光线传播方向，使光线集中传播至一维区出光侧的二维区中，这样可以将二维区的光强补强，因此，整体而言，能够保证第二区域的耦出光线的强度均匀性。

一种可能的实现方式中，所述一维区包括第三子区域和第四子区域，所述第三子区域和所述第四子区域沿所述第二方向排列且分布在所述中轴线的两侧。本方案提供了一维区的具体的设计，通过第一子区域和第四子区域的设置，使得第二区域具有更好的均光性。

一种可能的实现方式中，所述二维区中的部分光栅的栅线方向和所述第三子区域中的光栅的栅线方向相同，所述二维区中的部分光栅的栅线方向和所述第四子区域中的光栅的栅线方向相同。本方案有利于保证图像的真实性，保证图像的质量，避免图像产生扭曲等不良现象。

第七方面，本申请提供一种近眼显示设备，包括光机和第六方面任意一种可能的实现方式提供的光波导，所述光机位于所述耦入光栅的入光侧。本方案提供的近眼显示设备通过采用第六方面所述的光波导，使得近眼显示设备所产生的虚拟图像的效果更好，光强及光均匀性都得到优化。

本申请第七方面提供的近眼显示设备可以包括如下任意一种方案或方案的组合：本申请第一方面任意一种可能的实现方式提供的合光单元、本申请第二方面任意一种可能的实现方式提供的光机、本申请第四方面提供的光学组件。

本申请第五方面提供的近眼显示设备可以包括：本申请第六方面任意一种可能的实现方式提供的光波导。

本申请第三方面提供的近眼显示设备可以包括：本申请第六方面任意一种可能的实现方式提供的光波导。

第八方面，本申请提供一种光波导，包括耦出光栅，耦出光栅包括多个子光栅相互间隔排布，相邻的两个所述子光栅的间距为L，3mm≦L≦5mm,L指的是相邻的两个所述子光栅的中心之间的距离，其中一个所述子光栅为第一子光栅，所述第一子光栅与邻近所述第一子光栅的其它所述子光栅之间均设有隔开区域，所述第一子光栅的最大径向尺寸小于等于1.5mm，所述隔开区域无光栅结构。本方案提供的光波导中，通过将耦出光栅设计为多个相互间隔的子光栅，且限制子光栅的最大径向尺寸及相邻的子光栅之间的距离，使得子光栅耦出的光线为细光束，细光束可以理解为，光束的尺寸较小，进入瞳孔光束数量可以只有一束光，以至于光束不会充满瞳孔。细光束进入人眼成像时，景深会变得很大，从而不论使用者聚焦在何处，即可使使用者观察不同视差的虚拟图像时，均能清晰的看到虚拟图像，而不用在意虚拟图像虚像距实际位于何处，从而解决光波导存在的虚像距是固定值的问题，消除VAC问题。

一种可能的实现方式中，所述第一子光栅的最大径向尺寸为D，0.5mm≦D≦1mm。本方案限定了第一子光栅的径向尺寸大于等于0.5mm，可以保证第一子光栅能够具有耦出光栅的功能，即可以将光波导内的光线耦出至人眼，本方案限定第一子光栅的径向尺寸小于等于1mm，可以保证第一子光栅投射出的光线为细光束，即使瞳孔尺寸受环境因素影响变小的情况下，第一子光栅投射至瞳孔的光束仍然是细光束，不能充满瞳孔。

一种可能的实现方式中，所述多个子光栅中的每一个所述子光栅的最大径向尺寸均为D，0.25mm≦D≦0.75mm；或，0.75mm≦D≦1.5mm。本方案限定所有的子光栅均能够耦出细光束，解决VAC问题。针对应用在室外明亮场所的环境，由于人眼瞳孔受环境的影响，会变小，因此，一种实施方式中，子光栅中的每一个所述子光栅的径向尺寸范围较小，具体为：0.25mm≦D≦0.75mm。针对应用在室内较阴暗的环境，由于人眼瞳孔受环境的影响，会变大，因此，一种实施方式中，子光栅中的每一个所述子光栅的径向尺寸范围较大，具体为：0.75mm≦D≦1.5mm。

一种可能的实现方式中，3.5mm≦L≦4.5mm。本实施方式所限定的相邻的两个所述子光栅的间距的范围可以满足多种应用环境和不同的应用场景，更容易保证子光栅所耦出的光线为细光束。

一种可能的实现方式中，所述多个子光栅呈多行多列的阵列排布，所述阵列排布具有相同的行间距和相同的列间距。本方案限定一种具体的子光栅的阵列排布的方案，可以解决VAC问题。

一种可能的实现方式中，所述多个子光栅排列为多行，各行所述子光栅的排列方向为第一方向，多行所述子光栅中的奇数行和偶数行在错位设置，第二方向垂直于第一方向，在第二方向上，所述奇数行的所述子光栅正对所述偶数行的相邻的两个所述子光栅之间的所述隔开区域。本实施方式提供一种蜂窝状的阵列排布方案，具有的好处为：本方案能保证眼动空间位置处各细光束的相对距离为恒定值，而正交阵列排布方案中各细光束间距在斜边方向略大于水平及竖直方向。对于本方案而言，当人眼在眼动空间内发生移动时，如眼睛转动或眼镜发生滑动时，不同的进入人眼瞳孔的细光束会发生变化，由于蜂窝状的排布方式中的各细光栅相对距离恒定，既然人眼相对眼动空间发生位移，进入人眼的光束能量能够保证相等，因此图像的变化也会更加平坦，能够提升近眼显示设备的使用体验感。

一种可能的实现方式中，任意两个邻近设置的所述子光栅之间的间距均相等。通过限制子光栅的间距相等，可以实现耦出光线的均匀性。

一种可能的实现方式中，所述子光栅的外轮廓形状为圆形或正方形或六边形。

一种可能的实现方式中，各所述子光栅包括按预设周期排布的光栅微结构，所述预设周期为200-500nm。光栅微结构的具体形状可以为但不限于：六边形、平行四边形、三角形、梯形等。在子光栅内，因光栅微结构的设置，使得子光栅能够将光波导内的光线耦出，并投射至人眼。

一种可能的实现方式中，多个所述子光栅共面，即多个子光栅设置在波导基底的同一个表面上。本方案具有方便控制子光栅之间的间距的优势，易于获得精确的子光栅的排列。

一种可能的实现方式中，相邻的两个所述子光栅中的一个位于光波导的波导基底的正面，相邻的两个所述子光栅中的另一个位于所述波导基底的反面，位于所述波导基底的正面的所述子光栅的中心为中心一，位于所述波导基底的反面的所述子光栅的中心在所述波导基底的正面的垂直投影为中心二，所述相邻的两个所述子光栅的间距为所述中心一和所述中心二之间的距离。本方案提供了分布在波导基底的正反两面的耦出光栅的分布架构。

一种可能的实现方式中，光波导包括波导基底、耦入光栅、中继光栅和所述的耦出光栅，所述中继光栅位于所述耦入光栅和所述耦出光栅之间，所述耦出光栅包括第一子光栅区域和第二子光栅区域，所述第一子光栅区域距离所述中继光栅的距离小于所述第二子光栅区域距离所述中继光栅的距离，所述第一子光栅区域中的所述子光栅的高度小于所述第二子光栅区域中的所述子光栅的高度。本方案通过对耦出光栅的分区设置，并通过不同区域中的子光栅高度不同的设计，可以实现调节耦出光栅的衍射效率，有利于提升光均匀性。

一种可能的实现方式中，所述耦出光栅包括第一边缘和第二边缘，所述第一边缘为所述耦出光栅邻近所述中继光栅的边缘，所述第二边缘为所述耦出光栅远离所述中继光栅的边缘，从所述第一边缘向所述第二边缘的方向，所述子光栅的高度呈渐变增长趋势。本方案通过对耦出光栅中子光栅高度渐变的设计，可以实现调节耦出光栅的衍射效率，有利于提升光均匀性。

第九方面，本申请提供一种近眼显示设备，包括光机和第八方面任意一种可能的实现方式提供的光波导，所述光波导用于接收所述光机投射的光线。本方案提供的近眼显示设备因采用第八方面所述的光波导，能够解决VAC问题，提升近眼显示设备的图像显示效果。

第十方面，本申请提供一种近眼显示设备，包括光波导、控制单元、瞳孔检测件和光栅调节件，所述光波导包括耦出光栅，所述耦出光栅包括多个子光栅，多个所述子光栅阵列排布，各所述子光栅的最大径向尺寸为D，D≦1.5mm，相邻的两个所述子光栅的间距为L’，D≦L’≦4mm，L’指的是相邻的两个所述子光栅的中心之间的距离；所述瞳孔检测件用于检测瞳孔的尺寸，所述控制单元用于接收所述瞳孔检测件的信号，并驱动所述光栅调节件，所述光栅调节件用于控制所述耦出光栅的部分所述子光栅开启或关闭，以使部分所述子光栅处于工作状态，在工作状态下的相邻的两个所述子光栅之间的间距为L，3mm≦L≦5mm,L指的是工作状态下的相邻的两个所述子光栅的中心之间的距离。本方案设置的子光栅的阵列排列为较密集的方式，相邻的子光栅之间的距离可以为零，也就是说，子光栅可以一个挨着一个地相互接触的方式排列，相邻的子光栅之间也可以设置间隙。本方案通过相邻的两个所述子光栅的间距为L’的排列方案，结合光栅调节件实现开启部分子光栅，以使工作状态下的子光栅阵列中，相邻的工作状态的子光栅的中心之间的距离L的范围为：3mm≦L≦5mm。本方案采用可切换光学元件，通过控制子光栅的开关，使得工作状态的子光栅可以响应不同尺寸的瞳孔，例如，瞳孔尺寸变化的情况下，能够通过光栅调节件去调节工作状态的子光栅的间距，提高图像显示效率。本方案无需根据现实内容进行虚像距的切换，可以降低系统功耗。

本申请第九方面和第十方面提供的近眼显示设备可以包括如下任意一种方案或方案的组合：本申请第一方面任意一种可能的实现方式提供的合光单元、本申请第二方面任意一种可能的实现方式提供的光机、本申请第四方面提供的光学组件、第六方面任意一种可能的实现方式提供的光波导。

本申请第三方面、第五方面、第七方面提供的近眼显示设备，均可以包括第八方面任意一种可能的实现方式提供的光波导。

第十一方面，本申请提供一种光波导，包括波导基底和形成在所述波导基底上的光栅结构，所述光栅结构包括多个芯结构和膜结构，所述膜结构的折射率和所述芯结构的折射率不同，多个所述芯结构沿所述光栅结构的矢量方向依次间隔排列，各所述芯结构包括连接端、自由端和侧面，所述连接端连接至所述波导基底，所述自由端和所述连接端在所述芯结构的高度方向上相对设置，所述侧面连接在所述连接端和所述自由端之间，所述膜结构包括膜主体，第一端部和第二端部，所述膜主体包覆所述芯结构的所述侧面，所述第一端部和所述第二端部分别位于所述膜主体的两端，所述第一端部连接所述波导基底，所述第二端部和所述芯结构的所述自由端共面，所有所述芯结构的所述自由端和所述膜结构的所述第二端部共同构成所述光栅结构的端面。

本方案通过光栅的折射率的变化实现提升衍射效率及光学利用率，具体而言，通过光栅结构的芯结构和膜结构的折射率不同来提升衍射效率和光学利用率。通过芯结构的自由端和膜结构的第二端部共同构成光栅结构的端面，使得光栅结构的衍射效率更好，光栅结构只有在其矢量方向上具有折射率不同的芯结构和膜结构，在光栅结构的高度方向上，由于在光栅结构的端面位置，芯结构的自由端和膜结构的第二端部均外露状态，即光栅高度方向上芯结构的外部未被膜结构包覆，光栅结构的衍射效率可以得到保证。假若芯结构的自由端被膜结构包覆，包覆在芯结构自由端的部分膜结构会产生光栅结构高度方向上的衍射效果，但是，光栅结构高度方向上的衍射由于与光栅结构的矢量方向不同，会对光栅结构矢量方向上的衍射形成负面影响，即会降低光栅结构的衍射效率。

一种可能的实现方式中，所述芯结构的所述自由端的端面和所述膜结构的所述第二端部的端面共面。本方案提供的光栅结构中，自由端的端面和第二端部的端面共面，可以通过在芯结构上镀膜制作膜结构，通过化学机械抛光(CMP)等工艺将光栅结构的表面的膜结构打磨平整，实现共面的结构，本方案提供的共面结构易于实现，制作成本低。

一种可能的实现方式中，在相邻的所述芯结构之间，所述膜结构包括至少三层膜层，至少三层所述膜层层叠设置在相邻的所述芯结构的所述侧面之间，至少三层所述膜层具有不同的折射率，沿所述光栅结构的矢量方向，至少三层所述膜层的折射率呈正弦分布的渐变趋势。本方案提供的正弦渐变折射率光栅可以具有更高的衍射效率及更窄的半高全宽，可以满足特定角度入射效率的调制需求，从而提高整个系统的光效。

一种可能的实现方式中，在相邻的所述芯结构之间，所述至少三层膜层具有不同的厚度，厚度最大的所述膜层邻接所述芯结构，且所述芯结构的厚度大于厚度最大的所述膜层的厚度；或者，厚度最小的所述膜层邻接所述芯结构，且所述芯结构的厚度小于厚度最小的所述膜层的厚度。本方案通过厚度的差异化设计，实现折射率的不同。

一种可能的实现方式中，其中一层所述膜层包括一一对应交替间隔排布的多层第一子膜和多层第二子膜，所述第一子膜的折射率为N1，所述第二子膜的折射率为N2，所述多层第一子膜和所述多层第二子膜构成的所述膜层的折射率为N，N1<N<N2。本方案提供一种膜层折射率的调制方案，通过交替间隔排布的多层第一子膜和多层第二子膜的设置，得到满足条件的膜层，多制作工艺层面，具有易于实现的优势。

一种可能的实现方式中，相邻的所述芯结构之间的部分所述膜结构呈无缝隙结构。可以理解为，相邻的芯结构之间的空间被膜结构填满，没有留下任何空隙。本方案提供的光栅结构内部无空隙，使得光栅结构不易受环境因素影响其衍射效率。

一种可能的实现方式中，相邻的所述芯结构之间的所述膜结构的中间位置具有间隙。本方案提供一种芯结构之间具有间隙的方案，可以借助空气调制折射率，简化制作工艺，节约成本。

一种可能的实现方式中，所述芯结构内任意位置的折射率均相同。本方案有利于保证光栅结构的衍射效率稳定性。

一种可能的实现方式中，通过纳米压印工艺或刻蚀工艺在所述波导基底上形成所述芯结构，通过镀膜工艺制作所述膜结构。镀膜的制作工艺，易于批量处理，可以提升光栅结构的制作效率。

一种可能的实现方式中，所述芯结构的材料包括金属氧化物。

一种可能的实现方式中，光波导包括耦入光栅，所述耦入光栅包括第一耦入结构和第二耦入结构，所述第一耦入结构和所述第二耦入结构相对设置且分别位于所述波导基底的顶面和底面，所述第一耦入结构和所述第二耦入结构具有不同的光栅倾角；所述光栅结构为至少部分所述耦入光栅。第一耦入结构和第二耦入结构可以对不同方向的光线发生衍射，以使更多的光线被耦入波导基底，即，第一耦入结构和第二耦入结构结合以实现大角度范围内的高衍射效率。

一种可能的实现方式中，所述第一耦入结构和所述第二耦入结构均为所述光栅结构，所述第一耦入结构的芯结构的折射率高于所述第二耦入结构的芯结构的折射率，所述第一耦入结构的膜结构的折射率高于所述第二耦入结构的膜结构的折射率。本方案通过约束第一耦入结构与第二耦入结构之间的折射率不同，使得耦入光栅可以针对不同的角度或波长的光进行衍射。

一种可能的实现方式中，包括形成在所述波导基底上的耦入光栅和耦出光栅，所述耦出光栅为所述光栅结构，所述耦出光栅包括第一区和第二区，所述第一区相较所述第二区距离所述耦入光栅更近，所述第一区中的所述耦出光栅的芯结构和膜结构之间的折射率差为第一值，所述第二区中的所述耦出光栅的芯结构和膜结构之间的折射率差为第二值，所述第一值小于所述第二值。本方案用于调制衍射效率。

一种可能的实现方式中，包括中继光栅，所述中继光栅位于所述耦入光栅和所述耦出光栅之间，所述中继光栅为所述光栅结构，所述中继光栅包括第三区和第四区，所述第三区相较所述第四区距离所述耦入光栅更近，所述第三区中的所述中继光栅的所述芯结构和所述膜结构之间的折射率差为第三值，所述第四区中的所述中继光栅的所述芯结构和所述膜结构之间的折射率差为第四值，所述第三值小于所述第四值，所述第四值小于所述第一值。本方案用于调制衍射效率。

一种可能的实现方式中，所述中继光栅包括第一中继结构和第二中继结构，所述第一中继结构和所述第二中继结构分别设置在所述波导基底的顶面和底面，所述第一中继结构和所述第二中继结构具有不同的矢量方向。本方案用于调制衍射效率。

一种可能的实现方式中，所述第一中继结构和所述第二中继结构均为所述光栅结构，沿着所述第一中继结构的矢量方向，所述第一中继结构的芯结构和所述第一中继结构的膜结构之间的折射率差逐渐增大。本方案用于调制衍射效率。

第十二方面，本申请提供一种近眼显示设备，包括光机和第十一方面任意一种可能的实现方式提供的光波导，所述光波导用于接收所述光机投射的光线。本方案提供的近眼显示设备由于采用了第十一方面任意一种可能的实现方式提供的光波导，使得近眼显示设备可以具有较好的图像显示效果。

本申请第十二方面提供的近眼显示设备可以包括如下任意一种方案或方案的组合：本申请第一方面任意一种可能的实现方式提供的合光单元、本申请第二方面任意一种可能的实现方式提供的光机、本申请第四方面提供的光学组件、第六方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第八方面任意一种可能的实现方式提供的光波导。

本申请第三方面、第五方面、第七方面、第九方面、第十方面提供的近眼显示设备，均可以包括第十一方面任意一种可能的实现方式提供的光波导。

第十三方面，本申请提供一种光波导，包括耦入区、耦出区和光线传播区，所述耦入区设有耦入光栅，所述耦入光栅用于接收入射光线，所述入射光线进入所述光波导后在所述光线传播区中全反射，所述耦出区设有耦出光栅，所述耦出光栅用于耦出光线，在所述光线传播区，所述光波导包括介质层和位于介质层两侧的第一光栅层和第二光栅层，所述第一光栅层和所述第二光栅层中的至少一个具有不同周期，所述介质层的折射率小于等于1.5。

本申请具体实施方式通过位于介质层两侧的第一光栅层和第二光栅层实现光线在光线传播区的全反射传播，通过限定介质层的折射率小于等于1.5，使得单独的介质层是无法实现光线的全反射传播的。本方案通过对介质层的折射率的范围的约束，能够保证介质层具有密度低重量轻的优势，有利于实现光波导的轻量化设计。本方案通过限定所述第一光栅层和所述第二光栅层中的至少一个具有不同周期，使得所述第一光栅层和所述第二光栅层中的至少一个即可以透射环境光，又可以全反射光波导内部传输的光线。

一种可能的实现方式中，所述第一光栅层和所述第二光栅层均具有不同周期。本方案通过限定第一光栅层和第二光栅层均具有不同的周期，能够提升光波导的透光性。

一种可能的实现方式中，所述第一光栅层和所述第二光栅层均为体全息光栅。本方案通过复用不同周期的体全息光栅，使得光线传播区即能够对进入光波导的入射光线进行全反射，还能对环境光具有较好的透过率。而且相对其它光栅类型(例如闪耀光栅、倾斜光栅)，休全息光栅具有轻薄的优势。因此本方案有利于光波导的轻量化的设计。

一种可能的实现方式中，所述光波导还包括中继光栅，在光路传输的方向上，所述中继光栅位于所述耦入区和所述耦出区之间，所述光线传播区中的所述第一光栅层和所述第二光栅层位于所述耦入光栅和所述耦出光栅之间，且包围所述中继光栅。本方案提供了一种具有中继光栅的光波导架构，中继光栅的位置不在光线传播区内，第一光栅层和第二光栅层环绕中继光栅分布。一种具体的实施方式中，耦入光栅、耦出光栅、中继光栅、第一光栅层和第二光栅层均可以为体全息光栅。

一种可能的实现方式中，所述耦出光栅为二维光栅，所述光线传输区位于所述耦入光栅和所述耦出光栅之间，所述第一光栅层和所述第二光栅层填充所述耦入光栅和所述耦出光栅之间的所有区域。本方案提供了一种不具有中继光栅的具体的光波导架构，耦出光栅为二维光栅，这样，光线传播区就形成在耦入光栅和耦出光栅之间的区域。

一种可能的实现方式中，所述耦出光栅的周期和所述中继光栅的周期均需要满足的条件与所述耦入光栅的周期满足条件相同，所述耦入光栅、所述中继光栅和所述耦出光栅的周期方向和大小需要形成闭合的k空间。满足此条件，可以保证光波导投射的虚拟图像不会产生畸变，即能够保证图像的真实性，提升光波导的图像显示效果。

一种可能的实现方式中，光波导还包括第一保护层和第二保护层，第一保护层位于第一光栅层背离介质层的一侧，第一保护层覆盖在第一光栅层、耦入光栅和耦出光栅的表面，第一保护层用于保护第一光栅层、耦入光栅和耦出光栅，使得第一光栅层、耦入光栅和耦出光栅免受外界粉尘、空气或水气的侵蚀。第二保护层覆盖在第二光栅层的表面，用于保护第二光栅层，使得第二光栅层免受外界粉尘、空气或水气的侵蚀，从而有利于保证光波导的衍射效率及光学性能。

一种可能的实现方式中，所述光波导包括功能区和边缘区，所述功能区内设所述耦入光栅、所述耦出光栅和所述光线传播区中的所述第一光栅层和所述第二光栅层，所述边缘区的折射率小于所述功能区的折射率，或者，所述边缘区的材料和所述功能区的材料不同。本方案提供的光波导通过功能区和边缘区的结合，边缘区可以为较轻的材质，有利于实现光波导的轻量化。

一种可能的实现方式中，所述第一光栅层和所述第二光栅层的周期范围为：大于等于100nm且小于等于700nm。对于复用体全息光栅的方案形成的第一光栅层和第二光栅层而言，其周期是和入射角度相对应的，通过限定大于等于100nm且小于等于700nm的光栅周期范围可以在保证入射角度的前提下，获得较高的衍射效率。

一种可能的实现方式中，所述第一光栅层的材料的体积收缩率范围和所述第二光栅层的材料的体积收缩率范围为：小于等于0.1％。本方案通过较小的体积收缩率的光栅结构，可以减小第一光栅层和第二光栅层的横向和纵向的变化率，从而减小周期、厚度和倾角的变化，保证第一光栅层和第二光栅层的设计和实际作用的角度和效率没有较大偏差。

一种具体的方案中，第一光栅层和第二光栅层膜厚可以为：＞20um。第一光栅层和第二光栅层配合的入射光线的带宽＜5nm(即窄带宽的入射光线)，实现对耦入的光线的全反射传播。第一光栅层和第二光栅层的制作过程可以通过多次曝光获得，以使第一光栅层和第二光栅层具有多个周期，以实现即能全反射传播入射光线，又能提升环境光的透过率。

一种可能的实现方式中，所述光波导为单层架构；或所述光波导为双层架构；或所述光波导为三层架构，所述光波导为三层架构时，每层所述光波导均包括所述耦入光栅、所述耦出光栅和所述第一光栅层和所述第二光栅层。本方案限定了光波导的单层架构或三层架构，在任意一种架构下，均可以使用第一光栅层和第二光栅层作为光线传播区的全反射传播的媒介，本方案具有灵活性好的优势。

第十四方面，本申请提供一种近眼显示设备，包括光机和第十三方面任意一种可能的实现方式提供的光波导，所述光机发射的光线入射至所述耦入光栅上形成入射光线。一种可能的实现方式中，所述入射光线的带宽小于等于5nm。本申请提供的近眼显示设备，由于采用了第十三方面任意一种可能的实现方式提供的光波导，使得近眼显示设备可以具有重量轻，尺寸小的优势，能够提升使用者佩戴的体验感。

本申请第十四方面提供的近眼显示设备可以包括如下任意一种方案或方案的组合：本申请第一方面任意一种可能的实现方式提供的合光单元、本申请第二方面任意一种可能的实现方式提供的光机、本申请第四方面提供的光学组件、第六方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第八方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十一方面任意一种可能的实现方式提供的光波导。

本申请第三方面、第五方面、第七方面、第九方面、第十方面、第十二方面提供的近眼显示设备，均可以包括第十三方面任意一种可能的实现方式提供的光波导。

第十五方面，本申请提供一种光波导，包括波导基底和增透层，所述增透层形成在所述波导基底的表面，所述增透层包括体全息材料，所述增透层包括折射率不同的高折射率相区和低折射率相区，所述高折射率相区和所述低折射率相区层叠设置在所述波导基底的表面，所述高折射率相区和所述低折射率相区为互相分离的不同区域，所述高折射率相区的折射率范围为：1.5-2.0，所述低折射率相区的折射率范围为1.1-1.5，所述高折射率相区中的组分和所述低折射率相区组分不同。

本方案通过改变体全息材料的内部结构或内部组分的排列方式，能够降低体全息材料的雾度。具体而言，本方案通过将增透层内部结构形成相间分布的高折射率相区和低折射率相区，而且高折射率相区和低折射率相区的组分不同。可以理解为，在增透层内相同组分的材料聚集在一个相区内，例如，高折射率相区中的组分为高分子聚合物和纳米粒子，而低折射率相区中的组分为单体所形成的高分子聚合物，即次高分子聚合物。这样高分子化合物和次高分子化合物分开，而不是混杂在一起，不容易形成微区团聚现象。因此，在增透层中无法形成大的聚合物颗粒，从而可以使得光波导具有低的雾度，提高光波导的透光性。

一种可能的实现方式中，所述高折射率相区的数量为多个，所述低折射率相区的数量为多个，多个所述高折射率相区和多个所述低折射率相区沿垂直于所述波导基底的表面的方向上相间分布。相间分布可以理解为ABABAB的排列方式。低折射率相区层叠设置在相邻的高折射率相区之间，或高折射率相区层叠设置在相邻的低折射率相区之间。本方案限定了一种增透层的具体的架构，通过高、低折射率相区的相间分布来解决增透层内的材料组分分区化管理，避免形成微区团聚现象，从而可以使得光波导具有低的雾度，提高光波导的透光性。

一种可能的实现方式中，所述体全息材料的主体为高分子聚合物材料，所述高分子聚合物材料的主要元素组成包括：C、H、O、N、S、P中的一种或几种或全部。本方案限定了体全息材料的具体的成分，使得增透层的制作具有可实施性。

一种可能的实现方式中，所述体全息材料包括纳米粒子。本方案通过限定体全息材料中具有纳米粒子，通过纳米粒子实现不同组分的分区。

一种可能的实现方式中，所述纳米粒子的直径为：1nm～50nm。

一种可能的实现方式中，至少部分所述纳米粒子分布在所述高折射率相区，分布在所述高折射率相区的所述纳米粒子为二氧化钛、二氧化锆、硫化锌、碳量子点中的一种或几种或全部；和/或

至少部分所述纳米粒子分布在所述低折射率相区，分布在所述低折射率相区的所述纳米粒子为二氧化硅、氟化镁中的一种或全部。本方案限定了纳米粒子的具体分布方案，不同材质的纳米粒子可以选择性地分布在高折射率相区或低折射率相区。

一种可能的实现方式中，所述纳米粒子的体积分数含量为0～60％。本方案通过限制纳米粒子的体积分数来控制高折射率区和低折射率相区的形成以及二者的折射率，且解决光波导雾度的问题。具体而言，纳米粒子不能太多，太多会造成纳米粒子自身团聚，雾度增加；纳米粒子也不能太少，太少会减少不同相区之间的折射率差异。

一种可能的实现方式中，所述高折射率相区和所述低折射率相区为依次间隔层叠设置在所述波导基底表面的层结构，所述高折射率相区所形成的层结构的厚度和所述低折射率相区所形成的层结构的厚度相同或不同。

一种可能的实现方式中，各所述高折射率相区的厚度或各所述低折射率相区的厚度范围为：100nm～1000nm。例如，各所述高折射率相区的厚度或各所述低折射率相区的厚度为：200nm。本方案通过厚度范围的限制来控制增透层能够透过光的波长范围，不同厚度的增透膜对应不同的波长范围。

一种可能的实现方式中，所述光波导还包括耦入光栅和耦出光栅，所述耦入光栅和所述耦出光栅均形成在所述波导基底的表面，所述波导基底的表面设有非光栅区，所述非光栅区为所述耦入光栅和所述耦入光栅之外的区域，至少部分所述增透层位于所述非光栅区。本方案提供一种具体的光波导架构，光波导包括耦入光栅和耦出光栅，不具有中继光栅。本方案限定增透层位于光波导上非光栅区，用于提升非光栅区的环境光的透过性及光均匀性，能解决非光栅区的雾度问题。

一种可能的实现方式中，所述光波导还包括耦入光栅、中继光栅和耦出光栅，所述耦入光栅、所述中继光栅和所述耦出光栅形成在所述波导基底的表面，所述波导基底的表面设有非光栅区，所述非光栅区为所述耦入光栅、所述中继光栅和所述耦出光栅之外的区域，至少部分所述增透层位于所述非光栅区。本方案提供一种具体的光波导架构，光波导包括耦入光栅、中继光栅和耦出光栅。本方案限定增透层位于光波导上非光栅区，用于提升非光栅区的环境光的透过性及光均匀性，能解决非光栅区的雾度问题。

一种可能的实现方式中，部分所述增透层位于所述耦出光栅所在的位置且和所述耦出光栅形成共体结构，所述共体结构包括沿所述耦出光栅的矢量方向排列的光栅微结构，所述共体结构还包括沿所述光波导的法线方向相间分布的所述高折射率相区和所述低折射率相区。本方案通过在耦出光栅的位置处设置增透层，能够提升耦出光栅的透光率，耦出光栅不仅能将光波导中的光线耦出至人眼，还能透过环境光，本方案提供的光波导的耦出光栅的位置具有较好的透光性。

一种可能的实现方式中，所述耦出光栅与所述波导基底的连接的面为所述耦出光栅的耦出底面，所述耦出光栅背离所述波导基底的面为所述耦出光栅的耦出顶面，和所述耦出光栅形成所述共体结构的部分所述增透层形成在所述耦出底面和所述耦出顶面之间。本方案限定了耦出光栅和增透层形成共体结构的具体的架构，本方案不需要在耦出光栅之外的区域增加体全息材料，而是基于耦出光栅本身进行双光束曝光得到增透层结构，能够保证或尽量不影响耦出光栅的衍射效率。若在耦出顶面之外增加材料制作增透层，增加的材料部分会影响耦出光栅的衍射效率。

一种可能的实现方式中，所述耦出光栅的材料为体全息材料，通过全息复用技术制作所述共体结构。本方案提供的光波导具有制作工艺简单，易于实现的优势。

一种可能的实现方式中，所述光波导包括光栅结构，所述光栅结构为体全息材料，所述光栅结构形成在所述波导基底的表面，通过双光束曝光的工艺形成所述增透层和所述光栅结构，形成所述增透层的所述双光束曝光的工艺中的双光束之间的夹角的角平分线与所述波导基底的表面平行。本方案限定了使用双光束曝光的工艺制作增透层和光栅结构的过程中，双光束曝光的工艺中的双光束之间的夹角的角平分线与所述波导基底的表面平行，此种方式得到的增透层的矢量方向为垂直于波导基底的表面的方向，即增透层为层叠在波导基底表面的层叠分布的架构，由于增透层的矢量方向和光栅结构的矢量方向不同，本方案提供的光波导中，增透层的引入不会影响光栅结构的衍射性。

第十六方面，本申请提供一种近眼显示设备，包括光机和第十五方面任一种可能的实现方式提供的光波导，所述光机位于所述光波导的入光侧。

本申请第十六方面提供的近眼显示设备可以包括如下任意一种方案或方案的组合：本申请第一方面任意一种可能的实现方式提供的合光单元、本申请第二方面任意一种可能的实现方式提供的光机、本申请第四方面提供的光学组件、第六方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第八方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十一方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十三方面任意一种可能的实现方式提供的光波导。

本申请第三方面、第五方面、第七方面、第九方面、第十方面、第十二方面、第十四方面提供的近眼显示设备，均可以包括第十五方面任意一种可能的实现方式提供的光波导。

第十七方面，本申请提供一种光波导的制作方法，用于制作第十五方面任意一种可能的实现方式提供的光波导，所述光波导的制作方法包括：

提供基板，所述基板为所述光波导的波导基底；

在所述基板的表面设置材料层，所述材料层包括体全息材料；

对具有所述材料层的所述基板进行前处理；

执行双光束曝光工艺，使得所述材料层形成具有高折射率相区和低折射率相区相间分布的结构；

固化成型，以使所述材料层被调制为所述波导基底上的增透层。

一种可能的实现方式中，所述材料层包括高分子聚合物、单体、光引发体系、溶剂，所述高分子聚合物为含有C、H、O、N的分子量大于1000的聚合物，所述单体包括丙烯酸酯类、丙烯酰胺类、含巯基化合物、烯丙基类、乙烯基类化合物中的至少一种，所述光引发体系用于吸收激光能量，且形成活性物质，以使所述活性物质与所述单体反应，将所述单体转化为次高分子聚合物。

一种可能的实现方式中，所述双光束曝光工艺的光源包括两束扩束的相干激光，所述两束扩束的相干激光相互干涉形成光强呈正弦波分布，以在所述材料层上形成高光强区和低光强区，所述高光强区所述光引发体系吸收的能量多于所述低光强区所述光引发体系吸收的能量，以使得所述高光强区的所述活性物质多于所述低光强区的所述活性物质，以使所述高分子聚合物和所述次高分子聚合物分离，形成所述高折射率相区与所述低折射率相区相间分布架构。

一种可能的实现方式中，所述高分子聚合物包括聚醚、聚醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯-丙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酯多元醇、醋酸纤维素、聚乙烯醇中的至少一种。

一种可能的实现方式中，通过涂布的工艺在所述基板的表面设置所述材料层。

一种可能的实现方式中，对具有所述材料层的所述基板进行前处理的步骤包括：25～100℃高温处理，或低压处理，或避光处理，或室温放置处理。

一种可能的实现方式中，所述固化成型的步骤包括高温固化成型和光照固化成型，所述高温固化成型的温度为40～150℃，所述光照固化成型的光强为0.1～5000mWcm-2，所述光照固化成型的波长范围为254nm～1000nm，用于所述光照固化成型的光的类型包括UVA、UVB、UVC、可见光、红外光波段中的任一种。

一种可能的实现方式中，所述执行双光束曝光工艺的步骤中，双光束之间的夹角为第一角度。

一种可能的实现方式中，光波导的制作方法还包括通过双光束曝光工艺制作光栅结构，通过夹角为第二角度的双光束进行曝光，形成所述光栅结构，所述光栅结构和至少部分所述增透层可以位于所述基底上的同一位置，所述第一角度和所述第二角度不同。

第十八方面，本申请提供一种光波导，应用于近眼显示设备，所述光波导包括第一波导基底、第一光栅结构和第一填充层，所述第一光栅结构形成于所述光第一波导基底的表面，所述第一填充层和所述第一波导基底层叠设置，且所述第一填充层和所述第一波导基底共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。本申请一种实施方式通过在波导基底上的光栅结构的外围设置填充层，利用填充层保护光栅结构和波导基底，实现对光波导的保护及提升光波导的寿命和光学性能。具体而言，本方案通过设置第一填充层，实现对第一波导基底和第一光栅结构的保护，使得第一波导基底和第一光栅结构与外界空气隔离，能够保证第一波导基底和第一光栅结构避免长期接触水氧环境，解决了光波导易老化、被腐蚀及雾化等问题，还能够抵御外界冲击力避免光波导损坏，本申请提供的实施方式能够保证光波导的使用寿命和光学性能。

一种可能的实现方式中，所述第一填充层包括光栅接触面，所述光栅接触面具有与所述第一光栅结构相同的周期性排列的微结构，以使得所述第一填充层的所述光栅接触面和所述第一光栅结构的微结构的表面贴合。本方案实现了第一填充层和第一光栅结构之间无气隙式地接触。第一填充层的光栅接触面和第一光栅结构的微结构的表面贴合，即部分第一填充层填充在第一光栅结构和周期性排列的微结构所构成的狭缝中。本实施方式提供的光波导中，第一光栅结构的外围没有任何气隙，第一光栅结构通过与第一填充层完全接触，实现与空气的完全隔离，这样可以提升第一光栅结构的寿命。

一种可能的实现方式中，所述第一填充层包括光栅接触面，所述光栅接触面为平面状，所述第一填充层和所述第一光栅结构之间具有周期性排列的狭缝。本方案允许光栅接触面和第一光栅结构的表面之间存在狭缝，本方案提供的第一填充层的制作工艺的精度要求较低，易于制作。

一种可能的实现方式中，所述第一填充层的透光性大于等于80％。本方案限定第一填充层的透光性，可以保证光波导的透光性。

一种可能的实现方式中，所述第一填充层的厚度小于等于1000um。本方案通过限定第一填充层的厚度保证光波导的折射率、透光性，以及使得光波导具有轻量化优势。

一种可能的实现方式中，所述第一填充层的材料包括气凝胶材料、树脂材料、无机材料、有机材料中的任意一种或多种的组合。

一种可能的实现方式中，所述第一填充层的材料为二氧化硅气凝胶。具体而言，在二氧化硅材料中引入孔隙构成二氧化硅气凝胶。让空气分担一部分折射率，例如二氧化硅50％的孔隙率，那么复合折射率就是1.5*50％+1*50％＝1.25。二氧化硅气凝胶可以作为第一填充层的材料。二氧化硅气凝胶是由纳米二氧化硅粒子相互连接构成的一种具有纳米级孔径的三维多孔网络结构的固态材料，这些孔洞中充满了空气，通过调节二氧化硅气凝胶的孔隙来调节折射率，目前可以做到气凝胶90％以上的体积都是空气，纯净的二氧化硅气凝胶透明无色，折射率最低可达到1.007，接近空气折射率。且由于大部分体积都是空气，因此密度也非常低，同时还具有良好的透光性和硬度，目前可达到95％的光透过性，亦可承受自身重量几千倍的压力。

一种可能的实现方式中，所述光波导还包括第一盖板，所述第一盖板和所述第一波导基底固定连接，所述第一填充层层叠设置在所述第一盖板和所述第一波导基底之间，所述第一填充层和所述第一盖板贴合。本方案提供了一种具有第一盖板的光波导架构，通过第一填充层填充在第一盖板和第一波导基底之间，使得第一盖板和第一波导基底之间无气隙，第一填充层对第一盖板提供支撑力，能够防止第一盖板受外部应用破损。

一种可能的实现方式中，所述第一盖板和所述第一波导基底之间通过点胶结构固定连接，所述点胶结构分布在所述第一填充层的周围。本方案提供了第一盖板和第一波导基底之间的固定方案，点胶固定的结构易于操作，而且，由于第一填充层已经覆盖了第一波导基底的大部分面积，胶水不会对第一波导基底的光学性能带来破坏性的影响。

一种可能的实现方式中，所述光波导还包括第二光栅结构、第二填充层和第二盖板，所述第二光栅结构和所述第一光栅结构分布在所述第一波导基底相对的两侧，所述第二填充层和所述第一波导基底层叠设置，且所述第二填充层和所述第一光波基底共同封闭包围所述第二光栅结构，所述第二填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2，所述第二盖板和所述第一波导基底固定连接，所述第二填充层层叠设置在所述第二盖板和所述第一波导基底之间，所述第二填充层和所述第二盖板贴合。本方案提供一种单层双面的光波导架构，通过第二填充层和第二盖板实现对第二光栅结构的保护。

一种可能的实现方式中，所述光波导还包括第二波导基底和第三光栅结构，所述第三光栅结构形成在所述第二波导基底上，所述第二波导基底和所述第一波导基底层叠设置，所述第二波导基底和所述第一光波导基底之间设有第三填充层，所述第三填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。本方案提供一种双层光波导架构，且通过在第一波导基底和第二波导基底之间设第三填充层来保护第三光栅结构。

一种可能的实现方式中，所述光波导还包括至少两个第二波导基底，各所述第二波导基底上均设有第三光栅结构，至少两个所述第二波导基底层叠设置在所述第一波导基底背离所述第一填充层的一侧，所述第二波导基底和所述第一波导基底之间，以及相邻的所述第二波导基底之间均设有第三填充层，所述第三填充层和所述第二波导基底共同包围所述第三光栅结构，所述第三填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。本方案提供一种多层光波导架构，相邻层之间通过第三填充层填充，保护第三光栅结构，且提供多层波导基底之间的支撑和连接。

一种可能的实现方式中，所述光波导还包括第二波导基底，所述第二波导基底和所述第一波导基底层叠设置，所述第二波导基底的表面设有第三光栅结构，所述第三光栅结构和所述第一光栅结构相对设置，所述第一填充层填充在所述第一波导基底和所述第二波导基底之间，所述第一填充层覆盖第二波导基底和第三光栅结构。本实施方式提供的光波导中第一波导基底的顶面和第二波导基底的底面可以作为光波导的表层，不需要再设置其它的盖板结构，有利于光波导轻薄化的设计。本方案提供的光波导具有轻量化的优势。

第十九方面，本申请提供一种光波导，包括第一波导基底、第一光栅结构、波导填充结构、第三光栅结构和第一填充层，所述第一光栅结构形成在所述第一波导基底的表面，所述波导填充结构包裹所述第一光栅结构且覆盖所述第一波导基底，所述第三光栅结构形成在所述波导填充结构背离所述第一波导基底的表面，所述第一填充层覆盖所述波导填充结构，所述第一填充层和所述波导填充结构共同形成封闭的包围架构，所述第三光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第三光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。本方案借助波导填充结构构建了一层光栅结构。其它实施方式中，也可以借助波导填充结构构建多层(两层或两层以上)光栅结构。本方案提供一种单层波导基底的基础上，结合波导填充结构所构建的多层架构，利用波导填充结构和第一填充层实现对各层光栅结构的保护，最外层的第一填充层与盖板合，还具有支撑和保护盖板的作用。

一种可能的实现方式中，所述波导填充结构的折射率和所述第一波导基底的折射率之间的差值在0-0.5之间。本方案限制了波导填充结构和第一波导基底之间的折射率差的范围，通过此范围的约束，使得各层光栅结构均能够执行衍射效率，使得波导填充结构和第一波导基底均具有全反射传播光线的功能。

一种可能的实现方式中，所述光波导还包括第一盖板，所述第一盖板位于所述第一填充层背离所述波导填充结构的一侧。本方案通过设置第一盖板来做为光波导的保护层，通过第一填充层可以支撑和保护第一盖板，避免第一盖板在外部应力作用下破损。

一种可能的实现方式中，所述波导填充结构的边缘相较第一波导基底内缩，以在第一波导基底的边缘预留位置用于设置点胶结构，所述点胶结构固定连接所述第一盖板和所述第一波导基底。本方案限定了第一盖板和第一波导基底之间的固定连接方式，通过点胶连接，可以保证光波导的结构稳定性。

第二十方面，本申请提供一种近眼显示设备，包括光机和第十八方面任意一种可能的实现方式所述的光波导或第十九方面任意一种可能的实现方式所述的光波导，所述光波导位于所述光机的出光侧。

本申请第二十方面提供的近眼显示设备可以包括如下任意一种方案或方案的组合：本申请第一方面任意一种可能的实现方式提供的合光单元、本申请第二方面任意一种可能的实现方式提供的光机、本申请第四方面提供的光学组件、第六方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第八方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十一方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十三方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十五方面任意一种可能的实现方式提供的光波导。

本申请第三方面、第五方面、第七方面、第九方面、第十方面、第十二方面、第十四方面、第十六方面提供的近眼显示设备，均可以包括第十八方面任意一种可能的实现方式所述的光波导或第十九方面任意一种可能的实现方式所述的光波导。

第二十一方面，本申请提供一种光波导的制作方法，包括：

提供第一盖板，在所述第一盖板上涂设第一填充材料，以在第一盖板上形成第一填充层；

提供第一波导基底，所述第一波导基底上设有第一光栅结构；

对位所述第一盖板和所述第一波导基底，使得所述第一填充层和所述第一波导基底结合且共同封闭包围所述第一光栅结构；

固定所述第一盖板和所述第一波导基底，以使所述第一填充层和所述第一波导基底共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。

第二十二方面，本申请提供一种光波导的制作方法，包括：

提供硬质母模，所述硬质母模上具有光栅模结构，所述光栅模结构与所述第一光栅结构形态相同；

对所述硬质母模承载所述光栅模结构的表面及所述光栅模结构的表面进行疏水处理；

在所述硬质母模上涂设第一填充材料，以形成第一填充层；

将第一盖板贴设在所述第一填充层上，使得所述第一盖板和所述第一填充层结合为一体；

脱模，使得所述第一盖板和所述第一填充层与所述硬质母模脱离；

对位所述第一盖板和所述第一波导基底，以使所述第一填充层和所述第一波导基底共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2；

固定所述第一盖板和所述第一波导基底。

第二十三方面，本申请提供一种光波导的制作方法，包括：

提供一种光波导中间结构，所述光波导中间结构包括第一波导基底、第一光栅结构和第一盖板，所述第一光栅结构形成在所述第一波导基底的表面，所述第一盖板和所述第一波导基底层叠设置且固定连接，所述第一盖板和所述第一波导基底之间及所述第一盖板和所述第一光栅结构之间形成间隙；

在所述第一盖板上设注入孔；

通过所述注入孔注入填充材料，以形成第一填充，所述第一填充层和所述第一波导基底共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。

第二十四方面，本申请提供一种光波导的制作方法，包括：

将填充材料涂覆至所述第一波导基底的表面和所述第一光栅结构的表面，形成第一填充层，所述第一填充层和所述第一波导基底共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2；

在所述第一填充层的边缘，且在所述第一波导基底的表面设置点胶结构；

将第一盖板固定至所述点胶结构，使得所述第一盖板和所述第一波导结构固定连接。

第二十五方面，本申请提供一种光波导，包括波导基底和光栅结构，所述光栅结构和所述波导基底结合，所述波导基底包括第一基材层和第二基材层，所述第一基材层的折射率低于所述第二基材层的折射率，所述第二基材层的折射率和所述第一基材层的折射率的差值大于等于0.1，所述第二基材层的厚度介于50微米至300微米之间；所述光栅结构位于所述第二基材层背离所述第一基材层的一侧，和/或，所述光栅结构位于所述第一基材层和所述第二基材层之间。本方案通过将波导基底设计为由第一基材层和第二基材层层叠构成的复合材料，通过对第二基材层的厚度的约束，以及对第一基材层和第二基材层的折射率差的约束，能够实现光波导的轻量化。

一种可能的实现方式中，所述第一基材层的材料为玻璃，且所述第一基材层的折射率小于等于1.55。本方案通过限制第一基材层的材料和折射率范围，实现第一基材层为低折射率的材料，具有密度小、重量轻和厚度小的特点。本申请提供的实施方式不仅能够降低波导基底的重量、减小波导基底的厚度，还能够降低光波导的重量、减小光波导的厚度。从而能够在满足光线能够在其中全反射传播(光学性能)的基础上，实现光波导的轻量化。

一种可能的实现方式中，所述第二基材层的折射率大于等于1.65。本方案约束第二基材层的折射率范围，使得第二基材层可以满足光的全反射传播的功能。

一种可能的实现方式中，所述第二基材层的材料为TiO2、氮化硅、氮化镓、高折树脂材料中的一种或至少两种的组合。

一种可能的实现方式中，所述第一基材层用于在制作所述第二基材层过程中承载形成所述第二基材层的材料，所述第二基材层通过制作工艺和所述第一基材层结合为一体成型的结构。本方案有利于光波导的轻量化的实现。

一种可能的实现方式中，所述第一基材层的表面通过刻蚀工艺形成沟槽状的微结构，所述第二基材层形成在所述第一基材层的表面且与所述沟槽状的微结构结合，以形成至少部分所述光栅结构。本方案限定了第一基材层和第二基材层之间可以形成光栅结构，刻蚀工艺形成沟槽状的微结构有利于实现光波导整体的轻量化，在此位置设置光栅结构也能够提升光波导的衍射效率。

一种可能的实现方式中，所述第一基材层的表面设有至少部分光栅层，所述光栅结构的至少部分位于所述光栅层，所述第二基材层通过制作工艺直接形成在所述光栅层背离所述第一基材层的表面。本方案限定了在第一基材层和第二基材层之间通过光栅层来制作光栅结构的具体方式，有利于提升光波导的衍射效率。

一种可能的实现方式中，所述波导基底的厚度小于0.35mm。第一基材层不但用于在制作光波导的过程中承载第二基材层，第一基材层还用做保护第二基材层和光栅结构免受外界粉尘、空气或水气的侵蚀，保证光波导的衍射效率。

一种可能的实现方式中，至少部分所述光栅结构形成在所述第二基材层背离所述第一基材层的表面。本方案提供一种在第二基材层的背离第一基材层的表面具有光栅结构的方案，本方案的设计使得光波导的设计具有更多的灵活性。

一种可能的实现方式中，所述第二基材层背离所述第一基材层的一侧设有保护层。保护层用于保护第二基材层和光栅结构。

一种可能的实现方式中，所述光波导包括功能区和边缘区，所述边缘区包围所述功能区，所述波导基底和所述光栅结构位于所述功能区，所述边缘区设波导边缘主体，所述波导边缘主体和所述波导基底的边缘结合，所述波导边缘主体具透光性，且所述波导边缘主体的密度小于所述第一波导基底材料的密度。本实施例中，边缘区密度小于第一基材层的密度，所以位于波导基底外侧的边缘区有利于实现光波导的轻量化。

一种可能的实现方式中，所述波导边缘主体的材质为树脂材料。本方案通过限定波导边缘主体的材质实现光波导的轻量化。

一种可能的实现方式中，所述波导边缘主体的折射率为：1.55-1.75。本方案通过限定波导边缘主体的折射率范围实现光波导的轻量化。

一种可能的实现方式中，所述光波导还包括包裹层，所述包裹层全包裹或半包裹所述波导基底和所述光栅结构，所述包裹层的外表面包括第一表面，所述第一表面为曲面，以矫正不同的近视度数。本方案通过包裹层和波导基底及光栅结构的结构，使得光波导可以适用于正不同的近视度数。

一种可能的实现方式中，所述包裹层的至少一个表面具有不同的曲率。本方案通过限制包裹层具有不同曲率的表面，使得包裹层不仅可以补偿因波导基底与包裹层之间折射率差异导致的视角偏差，还可以用于矫正不同的近视度数。

第二十六方面，本申请提供一种近眼显示设备，包括光机和第二十五方面任意一种可能的实现方式提供的光波导，所述光波导位于所述光机的出光侧。

本申请第二十六方面提供的近眼显示设备可以包括如下任意一种方案或方案的组合：本申请第一方面任意一种可能的实现方式提供的合光单元、本申请第二方面任意一种可能的实现方式提供的光机、本申请第四方面提供的光学组件、第六方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第八方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十一方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十三方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十五方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十八方面任意一种可能的实现方式所述的光波导、第十九方面任意一种可能的实现方式所述的光波导。

本申请第三方面、第五方面、第七方面、第九方面、第十方面、第十二方面、第十四方面、第十六方面、第二十方面提供的近眼显示设备，均可以包括第二十五方面任意一种可能的实现方式所述的光波导。

第二十七方面，本申请实施例提供一种光波导的制作方法，包括：在基底层上制作第一光栅层，所述第一光栅层具有第一光栅结构，使得所述第一光栅层和所述基底层层叠设置；通过光栅结构模板制作第二光栅层，将所述第二光栅层制作在所述第一光栅层背离所述基底层的一侧，所述第二光栅层具有第二光栅结构，在所述第一光栅层和所述第二光栅层之间具有增粘层；脱模所述光栅结构模板，以使所述基底层、所述第一光栅层和所述第二光栅层结合为一体构成光波导。具体地，在基底层上旋涂第一压印材料层，提供第一光栅结构模板，通过纳米压印工艺把第一光栅结构模板压到第一压印材料层上，然后固化第一压印材料层，脱模后得到第一光栅层；再通过第二光栅结构模板制作第二光栅层，并利用增粘层将第一光栅层和第二光栅层粘接。

本申请通过在第一光栅层和第二光栅层之间设置增粘层，使得第一光栅层和第二光栅层分隔，所以在制作第二光栅层时不会由于压力或冲击力对第一光栅层造成影响，降低了第一光栅层变形损坏的概率。并且，利用增粘层具有粘接性的特点，能够在第二光栅层与增粘层连接后保持二者之间的牢固性，从而提高脱模的可靠性。同时，第二光栅层可以通过增粘层粘接在第一光栅层上，从而提高了第一光栅层和第二光栅层连接强度，能够避免第一光栅层和第二光栅层之间松脱，有利于光波导的后续加工。

一种可能的实施方式中，通过所述光栅结构模板制作所述第二光栅层的步骤包括：在所述第一光栅层上制作介质层；在所述介质层上涂覆所述增粘层；在所述增粘层上涂覆第二压印材料层；通过所述光栅结构模板在所述第二压印材料层所述第二光栅结构，以形成所述第二光栅层。具体地，上述步骤中的光栅结构模板应该为第二光栅结构模板，用于制作第二光栅层。通过在涂覆增粘层前在制第一光栅层上作介质层，使得介质层可以对第一光栅层形成力学保护，确保在压印第二光栅层的过程中第一光栅层不易变形。同时通过在第一光栅层表面制作介质层还能够提高光线在第一光栅层的折射率，从而实现光波导的优异光学性能。

一种可能的实施方式中，通过所述光栅结构模板制作所述第二光栅层的步骤之前，所述制作方法包括：对所述光栅结构模板的工作表面做抗粘处理，通过所述光栅结构模板在所述第二压印材料层上制作所述第二光栅层的过程中，所述工作表面和所述第二压印材料层接触。通过对工作表面进行抗粘处理是为了能够在第二压印材料层固化为第二光栅层之后更为顺利的脱模，避免第二光栅层与第二光栅结构模板粘连，防止破坏第二光栅层的完整性。

一种可能的实施方式中，在所述第一光栅层上制作介质层的步骤包括：通过镀膜工艺将所述介质层形成在所述第一光栅层上。通过镀膜工艺制作介质层的优点在于该工艺技术简单，且易于实现量产。

一种可能的实施方式中，所述介质层的材料包括氧化物或氮化物；一种可能的实施方式中，所述介质层的折射率在1.8～2.3之间。介质层的折射率高，能有效提升光效率，提高具有该光波导结构的电子设备的视场角。在其他实施方式中，介质层的折射率还可以大于2.3。

一种可能的实施方式中，在所述第一光栅层上制作介质层的步骤还包括：通过化学机械研磨工艺对所述介质层进度表面处理。具体地，通过上述实施方式中的步骤所制作的介质层背向第一光栅层的一侧可以形成具有平行于(或近似平行于)基底层的表面，通过对该表面进行处理的目的在于提高该表面的粗糙度，从而提高介质层表面的吸附力，避免增粘层脱落。

一种可能的实施方式中，所述第二压印材料层的折射率在1.6～1.9之间，一种可能的实施方式中，所述第二压印材料层厚度在100～400nm之间。第二压印材料层的折射率高，能有效提升光效率，提高具有该光波导结构的电子设备的视场角。在其他实施方式中，第二压印材料层的折射率还可以大于1.9。同时，控制第二压印材料层厚度在100～400nm之间可以确保所得到的第二光栅层的厚度不超过该范围的最大值，从而能够有效控制光波导结构的整体厚度，实现具有该光波导结构的电子设备的轻薄化。

一种可能的实施方式中，所述增粘层的厚度在0～20nm之间。可以理解地，将增粘层的厚度控制在该范围内，可以在不影响光波导结构的整体厚度的情况下，确保第一光栅层和基底层之间的连接强度。当增粘层的厚度超过这个范围时，容易导致光波导结构的整体厚度过厚，且影响光线的折射。

一种可能的实施方式中，通过所述光栅结构模板制作所述第二光栅层的步骤包括：提供所述光栅结构模板；在所述光栅结构模板上制作第二光栅层；通过所述增粘层将连接所述光栅结构模板的所述第二光栅层粘接在所述第一光栅层上。具体地，上述步骤中的光栅结构模板应该为第二光栅结构模板，用于制作第二光栅层。通过将第二光栅层预先制作在光栅结构模板上，使得第一光栅层和第二光栅层的制作步骤可以同时进行，无需依顺序制作各层级结构；在分别制作第一光栅层和第二光栅层后再通过增粘层粘接，以此可以提高制造效率，有助于规模化生产。

一种可能的实施方式中，通过所述光栅结构模板制作所述第二光栅层的步骤包括：先在所述第二光栅层背离所述光栅结构模板的表面涂覆所述增粘层，再将所述第一光栅层粘贴在所述增粘层上。具体地，第二光栅层应该通过在第二光栅结构模板上涂覆第二压印材料层制作而成。而在第二压印材料层未固化前，可以在第二压印材料层背离第二光栅结构模板的一面设置增粘层，然后将第二压印材料层连同第二光栅结构模板一起设置在第一光栅层上，再固化第二压印材料层。通过该方式设置的增粘层可以通过第二压印材料层可形变的特点完全被覆盖在第一光栅层上，提高增粘层的均匀性。

一种可能的实施方式中，所述制作方法还包括，在所述第一光栅层上制作介质层，通过所述增粘层将连接所述光栅结构模板的所述第二光栅层粘接在所述介质层上。通过在涂覆增粘层前在制第一光栅层上作介质层，使得介质层可以对第一光栅层形成力学保护，进一步确保在压印第二光栅层的过程中第一光栅层不易变形。同时通过在第一光栅层表面制作介质层还能够提高光线在第一光栅层的折射率，从而实现光波导结构的优异光学性能。

一种可能的实施方式中，所述介质层的表面形态与所述第一光栅层的表面形态相同。介质层可以通过镀膜工艺制作在第一光栅层的表面，并且介质层相背的两面形态均与第一光栅层的表面形态相同。可以理解地，介质层可以在第一光栅层的表面形成较薄的膜层，用于确保第一光栅层上的反光效果，相比于上述实施方式中制作介质层且呈现平铺的表面，本实施方式中的介质层更薄，可以实现对光波导结构的减薄效果，从而制造更为轻薄的电子设备。

一种可能的实施方式中，所述介质层的折射率在1.8～2.3之间，所述介质层的厚度在0～50nm之间。介质层具体材质可以为氧化物，如二氧化钛等。通过设计介质层的折射率在1.8～2.3之间，使得介质层能够具有高折射率，从而光机发射的光线能够通过介质层在第一光栅层上形成更好的反射效果，从而实现光波导结构的优异光学性能。

一种可能的实施方式中，通过所述增粘层将连接所述光栅结构模板的所述第二光栅层粘接在所述第一光栅层上的过程中，所述增粘层和所述第一光栅层直接接触。通过设计增粘层和第一光栅层直接接触，即增粘层和第一光栅层之间不设置介质层，可以实现光波导结构的减薄效果，以此在各层级厚度不变的情况下降低光波导结构的厚度。

一种可能的实施方式中，在所述光栅结构模板上制作第二光栅层的步骤之前，对所述光栅结构模板的工作表面做抗粘处理，在所述光栅结构模板上制作第二光栅层的过程中，在所述工作表面上制作所述第二光栅层。通过对工作表面进行抗粘处理是为了能够在第二压印材料层固化为第二光栅层之后更为顺利的脱模，避免第二光栅层与第二光栅结构模板粘连，防止破坏第二光栅层的完整性。

一种可能的实施方式中，在所述基底层上制作所述第一光栅层的步骤包括：在所述基底层上涂覆第一压印材料层，通过纳米压印工艺在所述第一压印材料层上形成所述第一光栅层，形成所述第一光栅层的过程中所述第一压印材料承受的力为第一压力，通过所述增粘层将连接所述光栅结构模板的所述第二光栅层粘接在所述第一光栅层上的过程中，所述第一光栅层和所述第二光栅层承受的力为第二压力，所述第二压力小于等于所述第一压力。可以理解地，通过纳米压印工艺制作的第一光栅层和第二光栅层均可以具有微纳米结构，在制作第一光栅层时其下方为基底层且不具备微纳米结构，所以为了保证第一光栅层成型可以使用较大的第一压力。而在第一光栅层上制作第二光栅层时，第一光栅层上具备微纳米结构，为了防止压印力过大而破坏第一光栅层上的微纳米结构，所以第二压力应该小于第一压力，从而达到保护第一光栅层的目的。

一种可能的实施方式中，所述第一光栅层的材料和所述第二光栅层的材料不同。可以理解地，第一光栅层的材料和所述第二光栅层的材料可以相同或不同。而第一光栅层和第二光栅层制作时所接触的基底不同，所以可以根据材料特性选着不同的材料分别制作第一光栅层和第二光栅层。

一种可能的实施方式中，所述第一光栅层上的第一光栅结构和所述第二光栅层上的所述第二光栅结构具有不同的结构，一种可能的实施方式中，所述第一光栅结构和所述第二光栅结构具有不同尺寸或周期。具体地，第一光栅结构为耦入结构，第二光栅结构为耦出结构。第一光栅结构和第二光栅结构为光波导结构上的微纳米结构，用于反光或透光，所以第一光栅结构和所述第二光栅结构可以根据所需作用的光线从而设计不同的形状、尺寸或周期。

第二十八方面，本申请实施例还提供一种光波导，包括基底层、第一光栅层、第二光栅层和增粘层；第一光栅层与所述基底层层叠设置，所述第一光栅层具有第一光栅结构；第二光栅层层叠设置在所述第一光栅层背离所述基底层的一侧，所述第二光栅层具有第二光栅结构，增粘层在所述第一光栅层和所述第二光栅层之间。

本申请通过在第一光栅层和第二光栅层之间设置增粘层，使得第一光栅层和第二光栅层分隔，所以在制作第二光栅层时不会由于压力或冲击力对第一光栅层造成影响，降低了第一光栅层变形损坏的概率。并且，利用增粘层具有粘接性的特点，能够在第二光栅层与增粘层连接后保持二者之间的牢固性，从而提高脱模的可靠性。同时，第二光栅层可以通过增粘层粘接在第一光栅层上，从而提高了第一光栅层和第二光栅层连接强度，能够避免第一光栅层和第二光栅层之间松脱，有利于光波导结构的后续加工。

一种可能的实施方式中，所述第一光栅层和所述增粘层之间具有介质层。

一种可能的实施方式中，所述介质层的材料包括氧化物或氮化物；一种可能的实施方式中，所述介质层的折射率在1.8～2.3之间。

一种可能的实施方式中，所述介质层的表面形态与所述第一光栅层的表面形态相同。

一种可能的实施方式中，所述增粘层厚度在0～20nm之间。

一种可能的实施方式中，所述第一光栅层的折射率在1.6～1.9之间，一种可能的实施方式中，所述第一光栅层厚度在100～400nm之间。

一种可能的实施方式中，所述第一光栅层包括第一光栅结构，所述第二光栅层包括第二光栅结构，所述第一光栅结构和所述第二光栅结构具有不同的结构，一种可能的实施方式中，所述第一光栅结构和所述第二光栅结构具有不同尺寸或周期。

第二十九方面，本申请提供一种近眼显示设备，包括光机和第二十八方面中任意一种可能的实现方式提供所述的光波导，所述光波导位于所述光机的出光侧。

本申请第二十九方面提供的近眼显示设备可以包括如下任意一种方案或方案的组合：本申请第一方面任意一种可能的实现方式提供的合光单元、本申请第二方面任意一种可能的实现方式提供的光机、本申请第四方面提供的光学组件、第六方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第八方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十一方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十三方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十五方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十八方面任意一种可能的实现方式所述的光波导、第十九方面任意一种可能的实现方式所述的光波导、第二十五方面任意一种可能的实现方式所述的光波导。

本申请第三方面、第五方面、第七方面、第九方面、第十方面、第十二方面、第十四方面、第十六方面、第二十方面、第二十六方面提供的近眼显示设备，均可以包括第二十八方面任意一种可能的实现方式所述的光波导。

第三十方面，本申请提供一种光波导，光波导包括依次层叠设置光波导主体、第一减反层、填充主体层、第二减反层和表面保护层，所述第一减反层位于在所述光波导主体和所述填充主体层之间，所述填充主体层的折射率和空气的折射率之间的差在第一预设范围内，所述第二减反层位于所述填充主体层和所述表面保护层之间，所述第二减反层的折射率呈渐变趋势变化，所述第二减反层与所述填充主体层邻近的部分的折射率和所述填充主体层之间的折射率差在第二预设范围内，所述第二减反层与所述表面保护层邻近的部分的折射率和所述表面保护层之间的折射率差在第二预设范围内。

本申请通过在光波导主体和表面保护层之间设置填充主体层，能够实现对光波导主体和表面保护层的支撑和保护，避免光波导主体受环境因素影响光学性能。

由于填充主体层的折射率较小，例如接近空气，填充主体层的折射率和表面保护层的折射率之间存在折射率差，填充主体层的折射率和光波导主体之间的折射率之间亦存在折射率差，若不设置第一减反层和第二减反层，在填充主体层和光波导主体之间连接的位置及在填充主体层和表面保护层之间的连接位置均会有光线反射，此反射影响光波导的透过率。因此，本申请通过设置第一减反层和第二减反层实现光波导整体的减反射效果

具体而言，第一减反层可以为镀膜的方式形成在光波导主体的表面，通过光干涉原理实现光波导主体的全反射，第一减反层可以改善光波导界面处的散射吸收问题，增加该界面处的减反增透效果。

一种实施方式中，对于第一减反层而言，可以为单层膜层架构，此情况下，第一减反层的折射率跟上下两个界面的介质折射率相关，估算为两者乘积开平方，第一减反层的厚度为入射波长的1/4。第一减反层也可以为多层膜结构，若为多层膜结构，要求多层膜层的等效折射率为上述值，才能达到界面处反射率较低(理论上减为0)，起到该表面处减反的作用。

第二减反层具渐变的折射率的方案，在表面保护层和填充主体层之间形成梯度变化的折射率设计，解决表面保护层和填充主体层之间的光反射问题，提升光波导的透光性。

具体而言，一种可能的实现方式中，光波导主体表面可以形成用于传到光线的浮雕光栅，所以在光波导主体和表面保护层之间设置填充主体层还可以保护浮雕光栅不被剐蹭刮伤。

一种可能的实施方式中，所述填充主体层的折射率和空气的折射率之间的差在0.1～0.25之间，和/或，所述填充主体层的厚度在30～50μm之间。通过控制填充主体层的折射率和厚度，避免填充主体层的折射率过大，从而有利于控制光波导整体的折射率在合适的范围内，避免用户视力受损；并且此间厚度可以有效地实现对(光波导主体)晶圆的支撑，避免光波导过厚或过薄。

一种可能的实施方式中，所述填充主体层包括基底和折光介质，所述折光介质分散在所述基底内。制作填充主体层的材料中可以添加折光介质，然后通过上述实施方式中的制作方法制作填充主体层。基底的具体材质可以为上述中的硅氧烷聚合物。折光介质的具体形式不做限制，可以为颗粒状的微球，也可以是形成在填充主体层内的空心区域。举例而言，折光介质可以是颗粒材料，并且折光介质的折射率可以与基底的折射率不同。分散在基底内的遮光介质可以用于调节填充主体层的折射率，以使得填充主体层的折射率能够在上述实施方式的范围内。

一种可能的实施方式中，所述折光介质为树脂颗粒，所述树脂颗粒的折射率为1，和/或，所述树脂颗粒的粒径在0.1～100μm之间。使用树脂颗粒作为折光介质的原因是树脂颗粒具有较好的透光性，对可见光的透光性高。因此加入树脂颗粒到基底中，不会影响填充主体层的透光性。并且使用树脂颗粒作为折光介质还有利于填充主体层结构的稳定性，因为树脂颗粒与硅氧烷聚合物的化学性质相近，所以在填充主体层制作成型后，基底和折光介质之间不容易分离，基底和折光介质之间的粘合性更好，易于封装；然后通过调节折射率为1的树脂颗粒在基底内的含量和分布情况，从而达到控制填充主体层的折射率的目的；并且，控制树脂颗粒的粒径在上述范围内，有利于填充主体层的成型，且树脂颗粒的制造难度较低，易于工业化生产。当树脂颗粒的粒径小于上述范围时，树脂颗粒的尺寸过小，制造难度加大；当树脂颗粒的粒径大于上述范围时，树脂颗粒的尺寸过大，不利于填充主体层的成型。

一种可能的实施方式中，所述树脂颗粒为内部空心结构。具体地，树脂颗粒可以为核壳结构，其外壳为树脂材料成型，内核可以为空气。此设计的目的在于使得树脂颗粒的折射率能够更为接近空气。

一种可能的实施方式中，所述基底的折射率为1.4。基底的材质可以与第一减反层的材质相同的硅氧烷聚合物。使用与第一减反层的材质相同的硅氧烷聚合物的原因是，利用相同材质作为基底的填充主体层更容易与第一减反层粘合，能够避免由于材料不同而出现的层分离现象。并且，还可以减少更换材料的步骤，同种材料易于获取，有利于工业化生产和降低成本。

一种可能的实施方式中，所述填充主体层为气凝胶。通过以气凝胶为填充主体层，不但可以节省混合基底和折光介质的步骤，减少制备工艺；还可以降低填充主体层的制造成本。

一种可能的实施方式中，所述第二减反层的折射率在1.1～1.4之间，和/或，所述第二减反层的厚度在1～2μm之间。通过控制第二减反层的折射率和厚度，避免第二减反层的折射率过大，从而有利于控制光波导整体的折射率在合适的范围内，避免用户视力受损；并且此间厚度可以有效地实现对(光波导主体)晶圆的支撑，避免光波导过厚或过薄。

一种可能的实施方式中，所述第二减反层包括多个层叠设置的第二减反子层，任意相邻两层所述第二减反子层的折射率之间的差在预设范围内。通过将第二减反层设计为多个第二减反子层的方式，有利于第二减反层的分步多次制备，提高第二减反层的成型精度，并且第二减反子层的折射率不全相同，有利于通过多种不同的折射率逐步减少光线反射。

一种可能的实施方式中，自所述光波导主体至所述表面保护层的方向上，多个所述第二减反子层的折射率沿梯度递增。

一种可能的实施方式中，所述第二减反层和所述填充主体层的材料相同，密度不同；或，所述第二减反层和所述填充主体层通过同样的制作工艺形成。

一种可能的实施方式中，所述第一减反层通过镀膜的方式形成在所述光波导主体的表面。

第三十一方面，本申请还提供一种近眼显示设备，包括第三十方面任意一种可能的实现方式所述的光波导。

本申请第三十一方面提供的近眼显示设备可以包括如下任意一种方案或方案的组合：本申请第一方面任意一种可能的实现方式提供的合光单元、本申请第二方面任意一种可能的实现方式提供的光机、本申请第四方面提供的光学组件、第六方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第八方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十一方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十三方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十五方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十八方面任意一种可能的实现方式所述的光波导、第十九方面任意一种可能的实现方式所述的光波导、第二十五方面任意一种可能的实现方式所述的光波导、第二十八方面任意一种可能的实现方式所述的光波导。

本申请第三方面、第五方面、第七方面、第九方面、第十方面、第十二方面、第十四方面、第十六方面、第二十方面、第二十六方面、第二十九方面提供的近眼显示设备，均可以包括第三十方面任意一种可能的实现方式所述的光波导。

第三十二方面，本申请还提供一种光波导的制备方法，包括：在光波导主体上制作第一减反层，使得所述第一减反层和所述光波导主体叠设置；在所述第一减反层背离所述光波导主体的一侧制作填充主体层；在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作第二减反层，所述第二减反层的折射率呈渐变趋势变化；在所述第二减反层背离所述填充主体层的一侧制作表面保护层。本申请通过上述制备方法制备的光波导，能够利用填充在光波导主体和表面保护层之间的填充主体层实现对光波导主体和表面保护层的支撑和保护；同时，利用第一减反层可以改善光波导主体在界面处的散射吸收问题，增加该界面处的减反增透效果，利用第二减反层具渐变的折射率的方案，在表面保护层和填充主体层之间形成梯度变化的折射率设计，解决表面保护层和填充主体层之间的光反射问题，提升光波导的透光性。

一种可能的实施方式中，在所述第一减反层背离所述光波导主体的一侧制作填充主体层的步骤包括：在基底材料中加入折光介质，并均匀混合得到填充主体材料；通过多次匀胶法、或辊涂超声喷雾法、或空气喷雾法、或提拉法在所述第一减反层上涂覆所述填充主体材料；将所述填充主体材料固化，得到所述填充主体层。

一种可能的实施方式中，在基底材料中加入折光介质的步骤包括：将折光材料加入分散液中，并均匀混合；通过喷雾造粒法将所述折光材料制作得到所述折光介质，所述折光介质的粒径在0.1～100μm之间。喷雾干燥相比于普通干燥而言，多了造粒的功能，能一定程度减小成品颗粒尺寸且形貌相对规整。

一种可能的实施方式中，在所述第一减反层背离所述光波导主体的一侧制作填充主体层的步骤包括：在溶剂中加入硅源材料，并涂覆在所述第一减反层上；通过酸碱两步法和酒精超临界干燥法将所述硅源材料固化，得到所述填充主体层。上述步骤的目的在于，以气凝胶作为填充主体层，并且气凝胶中气孔可调的特性，通过超临界干燥法在第一减反层上制作出具有符合折射率要求的气凝胶，相对于上述实施方式中的基底和折光介质，制作气凝胶的步骤简单，且材料成本较低。

一种可能的实施方式中，在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作第二减反层的步骤包括：在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作多个层叠设置的第二减反子层，自所述光波导主体至所述表面保护层的方向上，多个所述第二减反子层的折射率沿梯度递增。多个第二减反子层可以通过分步制作的方式逐个制作，并且可以通过调节制作第二减反子层的原料属性，从而获得不同折射率的第二减反子层。

一种可能的实施方式中，在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作多个层叠设置的第二减反子层的步骤包括：在基底材料中加入折光介质，并均匀混合得到填充主体材料；将所述填充主体材料和所述基底材料按预设比例混合后得到多组第二减反材料，多组所述第二减反材料的折射率不同；在所述填充主体层上依次涂覆并固化多组所述第二减反材料，得到多个层叠设置的所述第二减反子层。以上述步骤所提供的方法制作第二减反子层，其特点在于可以利用上述实施方式中所提供的填充主体材料，辅以不同比例的基底材料，从而调配出多种不同折射率的第二减反材料，优势在于无需新增配料，利用填充主体层的现有材料即可继续制备，且无需改动工艺生产线，适用于大批量生产，成本可控。

一种可能的实施方式中，在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作多个层叠设置的第二减反子层的步骤包括：在溶剂中加入硅源材料，得到多组第二减反材料，多组所述第二减反材料中所述硅源材料和所述溶剂的体积比不同；在所述填充主体层上依次涂覆并固化多组所述第二减反材料，得到多个层叠设置的所述第二减反子层。以上述步骤所提供的方法制作第二减反子层，其特点在于可以利用上述实施方式中所提供的填充主体材料，辅以不同比例的硅源材料，即可以通过不同浓度配比的第二减反材料制作出多种孔隙率的气凝胶，优势在于无需新增配料，利用填充主体层的现有材料即可继续制备，且无需改动工艺生产线，适用于大批量生产，成本可控。

第三十三方面，本申请提供一种光波导，应用于近眼显示设备，包括第一波导基底和形成在所述第一波导基底的表面的第一光栅结构，所述第一波导基底用于光路的全反射，所述第一波导基底和所述第一光栅结构均呈柔性，所述光波导具有变形特性，以使得所述光波导能够适配所述近眼显示设备的不同曲率的镜片。本实施方式中，第一波导基底和第一光栅结构均呈柔性，可以理解为光波导中所有的结构均为柔性，以使光波导可以任意弯曲，以匹配不同曲率的镜片，实现镜片的轻薄化，带来近眼显示设备的轻量化。

一种可能的实施方式中，所述第一波导基底的折射率大于等于1.6，所述第一波导基底的厚度小于300um。本方案通过限制第一波导基底的折射率和厚度，使得第一波导基底的设置能够满足光在其中进行全反射传播，具有较好的光学性能的基础上，保证薄型化设计。将第一波导基底的厚度设置在300um以内，再配合第一波导基底的材质的限定，能够提升柔性性能。

一种可能的实施方式中，所述第一波导基底的材料为柔性玻璃或柔性光学树脂材料。本方案通过限制第一波导基底的材料，约束第一波导基底的柔性性能。

一种可能的实施方式中，所述第一光栅结构一体成型在所述第一波导基底中。例如，第一光栅结构通过刻蚀工艺形成在第一波导基底的表面。本实施方式提供的光波导中，第一光栅结构直接制作在第一波导基底上，不需要额外设置制作光栅的材料层，第一光栅结构和第一波导基底为一体式的结构，结构稳定性更好，易于调制衍射效率，及保持光学性能。

一种可能的实施方式中，所述第一光栅结构通过刻蚀工艺形成在所述第一波导基底的表面。

一种可能的实施方式中，所述第一光栅结构形成于第一光栅层上，所述第一光栅层和所述第一波导基底层叠设置，所述第一光栅层呈柔性，所述第一光栅层材料为压印胶。

一种可能的实施方式中，所述第一光栅层的厚度为：大于等于0.2um小于等于1.2um，所述第一光栅层的折射率大于等于1.6。本方案通过约束第一光栅层的厚度范围及折射率范围，保证其柔性性能，本方案可以通过折射率不同的设置来调制衍射效率。

一种可能的实施方式中，所述光波导还包括第一调制层，所述第一调制层和所述第一波导基底层叠设置，且部分所述第一调制层填充在所述第一光栅结构中，所述第一调制层的折射率和所述第一光栅结构折射率之间的差值大于等于0.1。本方案通过在光波导的光栅所在的面上增设第一调制层，一方面，第一调制层将第一光栅结构遮盖，第一调制层用于保护第一光栅结构。另一方面第一调制层也能够调制光波导的衍射效率，可以使得光波导的衍射效率符合使用场景的需求，使光波导能够适用较多的场景。

一种可能的实施方式中，所述第一调制层的折射率小于所述第一光栅结构的折射率。

具体而言，所述第一调制层的折射率大于等于1.9。本方案主要是为了调节第一光栅结构的衍射效率，因为第一调制层与第一光栅结构有折射率差(折射率差大于等于0.1)，所以衍射效率会发生变化，为了保证第一调制层与第一光栅结构之间的折射率差，可以将第一调制层的折射率约束在大于等于1.9的范围内。

一种可能的实施方式中，所述第一调制层的折射率大于所述第一光栅结构的折射率。

具体而言，本方案主要是为了调节第一光栅结构的衍射效率，因为第一调制层与第一光栅结构有折射率差(折射率差大于等于0.1)，所以衍射效率会发生变化，为了保证第一调制层与第一光栅结构之间的折射率差，可以将第一调制层的折射率约束在小于等于1.6的范围内。

一种可能的实施方式中，所述第一调制层背离所述第一光栅结构的表面设有第一辅助光栅结构，所述第一辅助光栅结构用于光线的调制。第一辅助光栅结构可以为耦入光栅、中继光栅或耦出光栅。

一种可能的实施方式中，所述光波导还包括第二光栅结构，所述第一光栅结构和所述第二光栅结构分别位于所述第一波导基底相对的两侧。本方案限定了一种双面光波导架构，通过第一光栅结构和第二光栅结构结合提升光波导的衍射效率。

一种可能的实施方式中，所述光波导还包括第二调制层，所述第二调制层和所述第一波导基底层叠设置，且部分所述第二调制层填充在所述第二光栅结构中，所述第二调制层的折射率和所述第二光栅结构的折射率之间的差值大于0.1。

一种可能的实施方式中，所述光波导还包括第二波导基底、光限制层和第三光栅结构，所述第二波导基底用于光路的全反射，所述第二波导基底呈柔性，所述光限制层层叠设置在所述第一波导基底和所述第二波导基底之间，所述光限制层亦呈柔性且透明状，所述光限制层的折射率低于所述第一波导基底的折射率，也低于所述第二波导基底的折射率，所述光限制层用于保证所述第一波导基底和所述第二波导基底各自的全反射，所述第三光栅结构形成在所述第二波导基底上。本方案提供一种多层光波导架构，通过限制层将双层架构之间隔开保证每一层的独立工作。

一种可能的实施方式中，所述光限制层的厚度小于等于100um。本方案将光限制层的厚度控制在小于等于100um，有利于控制光波导的薄型化，使光波导形成薄膜式架构，与弯曲的镜片表面贴合的过程，能够具有较好的贴合度。

一种可能的实施方式中，所述光波导还包括柔性衬底层，所述柔性衬底层和所述第一波导基底层叠设置，且位于所述第一波导基底的背离所述第一光栅结构的一侧，所述柔性衬底层呈透明状且折射率低于所述第一波导基底的折射率，所述柔性衬底层用于与所述近眼显示设备的镜片贴合。本方案通过在第一波导基底上增设一层柔性衬底层，通过柔性衬底层与镜片贴合，可以避免第一波导基底直接与镜片贴合，若第一波导基底直接与镜片贴合，贴合用的胶水可能会影响第一波导基底的光学参数，柔性衬底层能够第一波导基底形成保护，以保证光波导的光学性能。

第三十四方面，本申请提供一种光波导的制作方法，用于制作第三十三方面任意一项可能的实现方式提供所述的光波导，所述制作方法包括：

提供硬质基底，所述硬质基底包括制作平面；

在所述制作平面上形成一层牺牲层；

在所述牺牲层上制作所述光波导；

溶解所述牺牲层，得到所述光波导。

一种可能的实施方式中，在所述牺牲层上制作所述光波导的步骤包括：

在所述牺牲层上设置第一波导基底，所述第一波导基底的折射率大于等于1.6，所述第一波导基底的厚度小于300um；

在所述第一波导基底上制作第一光栅结构。

一种可能的实施方式中，在所述牺牲层上制作光波导的步骤包括：

提供光波导中间结构，所述光波导中间结构呈柔性，且包括第一波导基底和形成在第一波导基底的表面的第一光栅结构；

将所述光波导中间结构设置在所述牺牲层上，所述第一光栅结构和所述牺牲层充分接触；

在所述第一波导基底背离所述第一光栅结构的一侧制作第二光栅结构。

在所述牺牲层上设置第一波导基底，所述第一波导基底用于光路的全反射，所述第一波导基底呈柔性；

在所述第一波导基底上制作第一光栅结构；

在所述第一光栅结构上形成光限制层，所述光限制层亦呈柔性且透明状，所述光限制层的折射率低于所述第一波导基底的折射率；

在所述光限制层上制作第二波导基底，所述第二波导基底用于光路的全反射，所述第二波导基底呈柔性；

在所述第二波导基底上制作第三光栅结构。

本申请提供的光波导的制作方法利用了平面制作工艺，在硬质基底和牺牲层上制作光波导，容易实现批量化的生产。再利用牺牲层的属性，将牺牲层熔解，使得硬质基底脱离，就形成了柔性的光波导。本申请提供的光波导的制作方法，易于加工，制作成本低，能够生产的同时还能保护光波导的柔性性能。特别是可以使用纳米压印工艺大规模制备具有表面浮雕光栅的柔性的光波导。

第三十五方面，本申请提供一种近眼显示设备，包括镜片和第三十三方面任意一种可能的实现方式提供的所述的光波导，所述镜片包括曲面部分，所述光波导贴合至所述镜片的所述曲面部分的表层或中间层。

本申请第三十五方面提供的近眼显示设备可以包括如下任意一种方案或方案的组合：本申请第一方面任意一种可能的实现方式提供的合光单元、本申请第二方面任意一种可能的实现方式提供的光机、本申请第四方面提供的光学组件、第六方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第八方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十一方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十三方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十五方面任意一种可能的实现方式提供的光波导、第十八方面任意一种可能的实现方式所述的光波导、第十九方面任意一种可能的实现方式所述的光波导、第二十五方面任意一种可能的实现方式所述的光波导、第二十八方面任意一种可能的实现方式所述的光波导、第三十方面任意一种可能的实现方式所述的光波导。

本申请第三方面、第五方面、第七方面、第九方面、第十方面、第十二方面、第十四方面、第十六方面、第二十方面、第二十六方面、第二十九方面、第三十一方面提供的近眼显示设备，均可以包括第三十三方面任意一种可能的实现方式所述的光波导。

附图说明

图1为本申请一种实施方式提供的近眼显示设备的示意图。

图2为本申请一种实施方式提供的近眼显示设备的示意图。

图3为图1所示的实施方式或图2所示的实施方式的另一个方向的示意图。

图4为本申请一种实施方式提供的近眼显示设备的平面示意图。

图5为本申请一种实施方式提供的光机的示意图。

图6为本申请一种实施方式提供的合光单元的立体示图。

图7为图6所示的合光单元的立体分解图。

图8为图6所示的合光单元的一种状态的分解图。

图9为图6所示的合光单元的一种状态的分解图。

图10A为本申请一种实施方式提供的光机的立体示意图。

图10B为图10A提供的实施方式中第二波长范围发射单元的光路示意图。

图10C为一种实施方式提供的光波导的示意图。

图11为本申请一种实施方式提供的光机的立体示意图。

图12为本申请一种实施方式提供的光机的立体示意图。

图13为本申请一种实施方式提供的合光单元的立体示图。

图14为图13所示的合光单元的立体分解图。

图15为图13所示的合光单元的一种状态的立体分解示意图。

图16为图13所示的合光单元的一种状态的立体分解示意图。

图17为图13所示的合光单元的一种状态的立体分解示意图。

图18为图13所示的合光单元的一种状态的立体分解示意图。

图19为本申请一种实施方式提供的光机的立体示意图。

图20为图19所示的光机的一个方向的平面图。

图21为图19所示的光机中的合光单元和发光单元的分解示意图。

图22为本申请一种实施方式提供的光学组件的示意图。

图23为图22所示的光学组件所产生的鬼像问题的示意图。

图24A和图24B为本申请一种实施方式提供的光学组件的示意图，图24A和图24B分别显示了发光单元上的B1位置和B2位置发出的光线，经过耦入光栅反射的示意图。

图25A和图25B为本申请一种实施方式提供的光学组件的示意图，图25A和图25B分别显示了发光单元上的B1位置和B2位置发出的光线，经过耦入光栅反射的示意图。

图26A和图26B为本申请一种实施方式提供的光学组件的示意图，图26A和图26B分别显示了发光单元上的B1位置和B2位置发出的光线，经过耦入光栅反射的示意图。

图27A和图27B为本申请一种实施方式提供的光学组件的示意图，图27A和图27B分别显示了发光单元上的B1位置和B2位置发出的光线，经过耦入光栅反射的示意图。

图28示意性地描述了三种附加结构和波导主体结构之间的位置关系。

图29示意性地描述了光机视场角的参数。

图30为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图31为二维光栅将光分为8个传播方向的示意图。

图32为图31所示的光波导的耦出光效率图。

图33为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图34为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图35为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图36为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图37为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图38为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图39为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图40为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图41为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图42A为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图42B为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图43为本申请提供的光波导产生的虚像面上的虚拟图像对应的虚像距和视距差的三种不同的配置的示意图。

图44为本申请一种实施方式提供的光波导的耦出光栅形成眼动空间的示意图。

图45为宽光束成像形成VAC现象的光路原理图。

图46为细光束成像解决VAC问题的光路原理图。

图47为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图，光波导中的耦出光栅包括多个子光栅的架构。

图48为图47所示的光波导的耦出光栅的示意图。

图49A为本申请一中种实施方式提供的两个子光栅的具体的结构形态。

图49B为本申请一中种实施方式提供的两个子光栅的具体的结构形态。

图50为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图，光波导中的耦出光栅包括多个子光栅的架构。

图51为一种实施方式提供的光波导，在波导基底的正反两面均设置光栅结构的示意图。

图52为图51中的波导基底的正面的光栅结构的示意图。

图53为图51中的波导基底的反面的光栅结构的示意图。

图54为本申请一中种实施方式提供的两个子光栅的示意图。

图55为本申请一种实施方式提供的光波导的耦出光栅的示意图。

图56为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图57为本申请一种实施方式提供的近眼显示设备的示意图。

图58为图57所示的近眼显示设备中的控制单元和耦出光栅之间控制架构的示意图。

图59为图57和图58所示的实施方式中的耦出光栅的架构。

图60为图59所示的耦出光栅的一种工作状态的子光栅分布架构示意图。

图61为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图62为图61中部分光栅结构和部分波导基底的分解示意图。

图63为本申请一种实施方式提供的光波导的光栅结构的端面的示意图。

图64为对比正弦渐变折射率分布的光栅结构和单独芯结构的光栅结构的入射角和衍射效率对应关系的曲线示意图。

图65为本申请一种实施方式提供的光波导的部分光栅结构和部分波导基底的分解示意图。

图66为本申请一种实施方式提供的光波导中的光栅结构中的第二膜层的示意图。

图67为在波导基底上制作芯结构的示意图。

图68为在图67所示的结构的基础上完成光栅结构制作的三个步骤的示意图。

图69为本申请一种实施方式提供的光波导的波导基底上的芯结构和膜结构的示意图。

图70为本申请一种实施方式提供的光波导的波导基底上的光栅结构的示意图。

图71为本申请一种实施方式提供的光波导的立体示意图。

图72为本申请一种实施方式提供的光波导的平面示意图。

图73为本申请一种实施方式提供的光波导的平面示意图。

图74为本申请一种实施方式提供的光波导的平面示意图。

图75为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图76为本申请一种实施方式提供的光波导的光栅周期的K空间示意图。

图77为本申请一种实施方式提供的光波导的光栅周期的K空间示意图。

图78为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图79为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图80为本申请一种实施方式提供的光波导的单光栅衍射效率示意图。

图81为本申请一种实施方式提供的光波导的波长带宽的示意图。

图82为本申请一种实施方式提供的光波导的角度带宽的示意图。

图83为本申请一种实施方式提供的光波导的第一光栅层或第二光栅层制作过程中的多次曝光的制作流程示意图。

图84为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图85为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图86为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图87为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图88为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图89为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图90为图89中I部分的放大示意图。

图91为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图92为本申请一种实施方式提供的光波导中的增透层和耦出光栅构成共体结构的示意图。

图93为本申请一种实施方式提供的光波导中的增透层和耦出光栅构成共体结构的示意图。

图94为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图95为形成增透层与光栅结构构成的共体结构的具体的制作方法的示意图。

图96为本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法的流程图。

图97为本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法的过程中，材料层进行双光束曝光过程中，各组分的变化示意图。

图98为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图99为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图100为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图101为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图102为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图103为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图104为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图105为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图106A为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图106B为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图106C为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图107为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图108为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图109为本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法的流程示意图。

图110为本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法的流程示意图。

图111为本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法的流程示意图。

图112为本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法的流程示意图。

图113为本申请一种实施方式提供的光波导的剖视结构示意图。

图114为本申请一种实施方式提供的光波导的剖视结构示意图。

图115为本申请一种实施方式提供的光波导的剖视结构示意图。

图116为本申请一种实施方式提供的光波导的剖视结构示意图。

图117为本申请一种实施方式提供的光波导的剖视结构示意图。

图118A为本申请一种实施方式提供的光波导的剖视结构示意图。

图118B为本申请一种实施方式提供的光波导的剖视结构示意图。

图118C为本申请一种实施方式提供的光波导的剖视结构示意图。

图119为本申请一种实施方式提供的光波导的剖视结构示意图。

图120为本申请一种实施方式提供的光波导的剖视结构示意图。

图121为本申请一种实施方式提供的光波导的剖视结构示意图。

图122为本申请一种实施方式提供的光波导的平面示意图。

图123为图122所示光波导在A-A处的剖视结构示意图。

图124为图122所示光波导在A-A处的另一种剖视结构示意图。

图125为本申请一种实施方式提供的光波导的平面示意图。

图126为图125所示光波导在B-B处的剖视结构示意图。

图127为图125所示光波导在B-B处的另一种剖视结构示意图。

图128为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图129为本申请一种实施方式提供的光波导各层的结构爆炸示意图。

图130为光线在图129所示的光波导中传播的光路示意图。

图131为图129所示的光波导得第一区域和第二区域的划分示意图。

图132为本申请一种实施方式提供的第一光栅层的结构示意图。

图133为第一光栅层在其他一些实施方式中的结构示意图。

图134为本申请一种实施方式提供的第二光栅层的结构示意图。

图135为第二光栅层在其他一些实施方式中的结构示意图。

图136为第二光栅层在其他一些实施方式中的结构示意图。

图137为由图133中第一光栅层和图135中第二光栅层组成的光波导的结构示意图。

图138为由图132中第一光栅层和图136中第二光栅层组成的光波导的结构示意图。

图139为由图133中第一光栅层和图136中第二光栅层组成的光波导的结构示意图。

图140为本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法流程图。

图141为图140中的步骤S1中第一光栅层的制备示意图。

图142为图140中的步骤S2中光栅结构模板制作第二光栅层的步骤流程图。

图143为图142中的步骤S24中第二光栅层的制备示意图。

图144为图140中的步骤S2中光栅结构模板制作第二光栅层在其他实施方式中的步骤流程图。

图145为图144中的步骤S24中通过增粘层将光栅结构模板的第二光栅层粘接在第一光栅层上的制备示意图。

图146为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图147为本申请一种实施方式提供的光波导各层级结构的截面示意图。

图148为图147中的光波导各层级结构的爆炸示意图。

图149为本申请一种实施方式提供的填充主体层为基底和折光介质的截面示意图。

图150为本申请一种实施方式提供的填充主体层为气凝胶的截面示意图。

图151为本申请一种实施方式提供的第二减反层并分为多个第二减反子层的截面示意图。

图152为图151中包括四个第二减反子层的截面示意图。

图153为本申请另一种实施方式提供的第二减反层并分为多个第二减反子层的截面示意图。

图154为本申请一种实施方式提供的填充主体层和第二减反层的截面示意图。

图155为本申请另一种实施方式提供的填充主体层和第二减反层的截面示意图。

图156为本申请一种实施方式提供的包括增粘层的光波导的截面示意图。

图157为本申请一种实施方式提供的光波导的制备方法流程图。

图158为图157步骤S2中填充主体层的制备示意图。

图159为图158步骤S21中折光介质的制备示意图。

图160为图157步骤S2中填充主体层的制备步骤流程图。

图161为图157步骤S2中另一种填充主体层的制备示意图。

图162为图157步骤S2中另一种填充主体层的制备步骤流程图。

图163为图157步骤S3中第二减反层的制备示意图。

图164为图157步骤S3中第二减反层的制备步骤流程图。

图165为图157步骤S3中另一种第二减反层的制备示意图。

图166为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图167为图166所示的光波导与近眼显示设备的镜片结合的示意图。

图168为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图169为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图170为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图171为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图172A为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图172B为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图173A为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图173B为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图173C为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图174A为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图174B为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图175A为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图175B为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图175C为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图176A为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图176B为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图177为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图178A为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图178B为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图178C为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。

图179A为本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法的示意图。

图179B为本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法的示意图。

图180A为本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法的示意图。

图180B为本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法的示意图。

具体实施方式

本申请以下实施例提供了一种近眼显示设备，该近眼显示设备可以包括但不限于AR设备。具体实施方式中，本申请提供的近眼显示设备为AR眼镜、头戴式设备等形态。接下来以近眼显示设备为AR眼镜为例对本申请的近眼显示设备进行描述。

图1为本申请一种实施方式提供的近眼显示设备的示意图，如图1所示，近眼显示设备1000包括结构件100和光学组件200。结构件100用于构建近眼显示设备1000的整体外形架构及安装内部光学器件和电子器件，光学组件200属于光学器件。结构件100包括镜框102和镜腿，镜腿包括右镜腿101和左镜腿103。右镜腿101和左镜腿103分别连接在镜框102的两侧，镜腿和镜框102之间的连接可以为转动连接，也可以为固定连接。当用户佩戴近眼显示设备1000时，镜框102位于用户双眼的前方，镜腿(右镜腿101和左镜腿103)则搭在用户的双耳处。结构件100的上述结构仅仅是一种举例，在其他实施例中可以根据需要进行设计，例如，结构件可以为头戴式显示设备的头箍或头盔等。

光学组件200包括镜片10和光机20，镜片10安装至镜框102且用于佩戴在人眼正前方。镜片10具有透光性，镜片10上具有光波导10A，例如，光波导10A可以为衍射光波导结构。一种实施方式中，镜片10上的所有区域均为光波导10A，即光波导10A构成近眼显示设备1000的镜片。其它实施方式中，光波导10A也可以只构成部分镜片10。光波导10A上具有耦入光栅11和耦出光栅12。光机20用于投射光线至光波导10A上，光机20将光线投射在耦入光栅11上，通过耦入光栅11将光线耦入光波导10A并在光波导10A内进行全反射，再经耦出光栅12射出，耦出光栅12将光线射出，以产生虚拟图像进入人眼。

图1所示的实施方式中，光机20位于左镜片10L和右镜片10R之间，且，光机20位于镜框102顶部的区域。光机20发出的光线包括两路光线，其中一路通过左镜片10L上的耦入光栅11进入左镜片10L上的光波导10A中，再通过左镜片10L上的耦出光栅12出射形成虚拟图像。光机20发出的另一路光线通过右镜片10R上的耦入光栅11进入右镜片10R上的光波导10A中，再通过右镜片10R上的耦出光栅12出射形成虚拟图像。图1所示的实施方式中，光机20和两个耦入光栅11均位于左镜片10L和右镜片10R交汇之处，即邻接区域。

图2为本申请另一种实施方式提供的近眼显示设备的示意图，如图2所示，此实施方式提供的近眼显示设备的结构件100和图1所示的实施方式的结构件100相同。图2所示的实施方式中，光学组件200中的光机20的数量为两个，这两个光机20分别位于两个镜腿和镜框连接的位置或附近位置。其中一个光机20位于左镜腿103和镜框102连接位置或者位于镜框10上靠近左镜腿103的位置，另一个光机20位于右镜腿101和镜框102连接位置或者位于镜框10上靠近右镜腿101的位置。其中一个光机20位于左镜片10L的左侧上方，另一个光机20位于右镜片10R的右侧上方。图2所示的实施方式中，两个耦入光栅11分别位于左镜片10L的左上角及右镜片10R的右上角。对于左镜片10L而言，光机20出射的光经过左镜片10L上的耦入光栅11进入左镜片10L上的光波导10A，再通过左镜片10L上的耦出光栅12出射形成虚拟图像。类似地，对于右镜片10R而言，光机20出射的光经过右镜片10R上的耦入光栅11进入右镜片10R上的光波导10A，再通过右镜片10R上的耦出光栅12出射形成虚拟图像。

图3为图1所示的实施方式或图2所示的实施方式的另一个方向的示意图。如图3所示，镜框102包围形成两个通光区域1021、1022，近眼显示设备1000在佩戴状态下，这两个通光区域1021、1022分别与左眼和右眼正对。具体而言，左镜片10L和右镜片10R分别和两个通光区域1021、1022对应设置。通光区域1021、1022包围的空间内为光波导10A(或部分光波导10A)。

图4为一种实施方式提供的近眼显示设备的平面示意图。如图4所示，近眼显示设备1000还包括电子组件300，一种实施方式中，电子组件300包括：控制器301、电池302、语音装置303、天线304、摄像头305等等。光机20的数量为两个，其中一个光机20位于右镜腿101的邻近镜片上的光波导10A的位置，另一个光机20位于左镜腿103的邻近镜片上的光波导10A的位置。一种实施方式中，控制器301的数量也可以为两个，其中一个控制器301位于左镜腿103内用于驱动安装在左镜腿103位置的光机20，另一个控制器301位于右镜腿101内用于驱动安装在右镜腿101位置的光机20。控制器301可以设置在近眼显示设备1000的主板上，可以为近眼显示设备1000的CPU，控制器301可以用于控制光机20的开关。一种实施方式中，电池302用于为近眼显示设备1000提供电源，电池302的数量也为两个，分别位于左镜腿103和右镜腿101上，电池302位于镜腿远离镜片的一端，方便充电。可以在镜腿上设置充电接口。一种实施方式中，语音装置303和天线304的数量也都是两个，每个镜腿里都设一个语音装置303和一个天线304。天线304用于收发无线信号，例如，可以是WIFI、蓝牙或者移动通信信号。语音装置303可以用于输入或输出声音，例如麦克风或扬声器。一种实施方式中，摄像头305的数量为两个，其中一个摄像头305位于左镜片的左侧边缘位置，另一个摄像头305位于右镜片的右侧边缘位置，摄像头305可以与图像处理器连接，摄像头305用于拍摄影像，并传送至图像处理器，通过图像处理器处理影像信息。其它实施方式中，近眼显示设备1000还可以设置存储器、传感器、定位组件等电子组件，例如：存储器用于存储图像信息，传感器可以包括动力传感器(如陀螺仪)、生物传感器、温度传感器、湿度传感器等。定位组件可以包括GPS或北斗定位设备。

方案一：光机

一种实施方式中，本申请实施例提供一种光机，光机为自发光投影显示系统，光机为近眼显示设备的图像显示的光源，光机发射出的光路通过光波导的耦入光栅进入光波导后，再由光波导的耦出光栅将光线耦出至人眼，耦出的光线形成虚拟的图像，因此人眼能够看到虚拟的图像。一种实施方式中，光机为微显示全彩光机，这样可以形成彩色图像。

图5为本申请一种实施方式提供的光机的示意图。参阅图5，一种实施方式中，光机20包括发光单元21、合光单元22和光学成像单元23。发光单元21位于合光单元22的入光侧，光学成像单元23位于合光单元22的出光侧。发光单元21和控制器301电连接，控制器301可以控制发光单元21开关或与发光单元21之间进行数据传输。发光单元21为光机20的光源。所述合光单元22用于将发光单元21发出的单色光进行合光，形成混合光束，合光单元22发射混合光束至光学成像单元23，光学成像单元23用于接收从合光单元22出来的混合光束，混合光束经过光学成像单元23后出射至光波导10A的耦入光栅11上。光学成像单元23可以为透镜组，光学成像单元23的光轴23P可以为光机20的光轴。

图5所示的实施方式中，只是示意性地表达了光波导10A上的耦入光栅11，并不代表光波导10A和耦入光栅11的具体的结构形态。

一种具体的实施方式中，发光单元21包括第一波长范围发射单元211、第二波长范围发射单元212和第三波长范围发射单元213，第一波长范围发射单元211、第二波长范围发射单元212和第三波长范围发射单元213均可以为发光芯片，例如LED芯片。一种实施方式中，第一波长范围发射单元211为红光单元，例如红光LED。第二波长范围发射单元212为蓝光单元，例如蓝光LED。第三波长范围发射单元213为绿光单元，例如绿光LED。第一波长范围发射单元211、第二波长范围发射单元212和第三波长范围发射单元213分别对应设置在合光单元22的不同的入光面位置，可以理解为，第一波长范围发射单元211、第二波长范围发射单元212和第三波长范围发射单元213环绕合光单元22设置，第一波长范围发射单元211、第二波长范围发射单元212和第三波长范围发射单元213发出的光从不同的方向进入合光单元22。

结合参阅图4和图5，发光单元21和近眼显示设备1000中的控制器301电连接，控制器301用于开启或关闭发光单元21。图5所示的各元件之间的位置关系并不能表示任何一种实施方式提供的组装状态的发光单元21和合光单元22之间的位置关系，本申请通过将发光单元21中的第一波长范围发射单元211、第二波长范围发射单元212和第三波长范围发射单元213的位置挪移，使它们与合光单元22分离，使得图5形成为：发光单元21和合光单元22之间呈爆炸分解状态的示意图。

一种实施方式中，发光单元21包括第一柔性电路板214、第二柔性电路板215和第三柔性电路板216，所述第一柔性电路板214连接在所述第一波长范围发射单元211和所述控制器301之间，所述第二柔性电路板215连接在所述第二波长范围发射单元212和所述控制器301之间，所述第三柔性电路板216连接在所述第三波长范围发射单元213和所述控制器301之间。

图6为本申请一种实施方式提供的合光单元22的立体示图，如图6所示，合光单元22可以呈六面体结构，本申请用A、B、C、D、E、F、G、H表示合光单元22的八个顶点。合光单元22的外表面由六面体结构的六个外表面构成，一种实施方式中，其中四个外表面分别为第一入光面S1、第二入光面S2、第三入光面S3和出光面S4，另两个外表面为非入光面S5。一种实施方式中，如图6所示，第一入光面S1的四个顶点为A、B、C、D；第二入光面S2的四个顶点为B、C、E、H；第三入光面S3的四个顶点为C、D、F、E；出光面S4的四个顶点为E、F、G、H；其中一个非入光面S5的四个顶点为A、B、H、G；另一个非入光面S5的四个顶点为A、D、F、G。本申请并不限定各入光面的具体的位置，只要这三个入光面对应不同波长范围(或不同颜色)的发光单元，且能够保证从这三个入光面入射至合光单元的光线能够在合光单元内合成一束混合光束且从出光面S4出射。

图6所示的实施方式提供的合光单元22为通过在一个立方体光学元件上沿两个对角面切割形成四个棱镜结构。例如，这两个对角面中的一个的四个顶点为C、D、G、H；这两个对角面中的另一个的四个顶点为B、C、F、G；这两个对角面的相交线为六面体结构的体对角线CG。

图7为图6所示的合光单元的立体分解图，从图7更清楚地看到四个棱镜结构具体结构形态。这四个棱镜结构分别为第一棱镜单元221、第二棱镜单元222、第三棱镜单元223和第四棱镜单元224，这四个棱镜结构均为异形棱镜，所述第一棱镜单元221、所述第二棱镜单元222、所述第三棱镜单元223和所述第四棱镜单元224均为一体式的棱镜结构，且四者共同拼接形成六面体架构。所述第一棱镜单元221和所述第三棱镜单元223为五面体结构(五面体棱镜)，所述第二棱镜单元222和所述第四棱镜单元224为四面体结构(四面体棱镜)。一种具体的实施方式中，第一棱镜单元221包括五个顶点A、B、C、D、G，第一棱镜单元221的外表面由四个三角形表面和一个正方形表面构成；第二棱镜单元222包括四个顶点C、D、G、F，第二棱镜单元222的外表面由四个三角形表面构成；第三棱镜单元223包括五个顶点C、E、F、G、H，第三棱镜单元223的结构形态及尺寸均与第一棱镜单元221相同；第四棱镜单元224包括四个顶点B、C、H、G，第四棱镜单元224的结构形态及尺寸均与第二棱镜单元222相同。

一种实施方式中，在合光单元22的制作过程中，可以先提供一个六面体结构，再对这个六面体结构进行切割，即沿两个对角面进行切割，如图6所示，这两个对角面分别为第一对角面S67(第一对角面S67的四个顶点为C、D、G、H)和第二对角面S89(第二对角面S89的四个顶点为B、C、G、F)。切割后在相应的位置设置分光膜。一种实施方式中，也可以单独制作第一棱镜单元221、第二棱镜单元222、第三棱镜单元223和第四棱镜单元224，再将彼此独立的第一棱镜单元221、第二棱镜单元222、第三棱镜单元223和第四棱镜单元224拼接，且拼接过程与分光膜结合，就形成了合光单元。

图8为图6所示的合光单元的一种状态的分解图，如图8所示，第一棱镜单元221和第二棱镜单元222对接构成的对接架构呈五面体状，第三棱镜单元223和第四棱镜单元224对接构成的对接架构呈五面体状，这两个五面体状的对接架构均为六面体结构的一半。一种实施方式中，此六面体结构为立方体。所述第一棱镜单元221和所述第二棱镜单元222之间对接的位置为第一面S6，所述第三棱镜单元223和所述第四棱镜单元224之间的对接位置为第二面S7。如图8所示，第一面S6呈三角形，第一面S6的三个顶点为C、D、G；第二面S7呈三角形，第二面S7的三个顶点为C、H、G。

图9为图6所示的合光单元的一种状态的分解图，如图9所示，第一棱镜单元221和第四棱镜单元224对接构成的对接架构呈四面体状，第二棱镜单元222和第三棱镜单元223对接构成的对接架构呈四面体状，这两个四面体状的对接架构均为六面体结构的一半。所述第一棱镜单元221和所述第四棱镜单元224之间对接的位置为第三面S8，所述第二棱镜单元222和所述第三棱镜单元223之间的对接位置为第四面S9。如图9所示，第三面S8呈三角形，第三面S8的三个顶点为B、C、G；第四面S9呈三角形，第四面S9的三个顶点为C、G、F。

结合参阅图6、图8和图9，所述第一面S6和所述第二面S7构成所述六面体架构的第一对角面S67(第一对角面S67的四个顶点为C、D、G、H)，所述第三面S8和所述第四面S9构成所述六面体结构的第二对角面S89(第二对角面S89的四个顶点为B、C、G、F)，所述第一对角面S67和所述第二对角面S89之间的相交线L1为所述六面体结构的体对角线，相交线L1的两个顶点为C、G。

结合参阅图8和图9，所述第一面S6和所述第二面S7设置第一分光膜225，所述第三面S8和所述第四面S9设置第二分光膜226，图8中示意性地将顶点为B、C、G、F的长方形表示为第二分光膜226，图9中示意性地将顶点为C、D、G、H的长方形表示为第一分光膜225，一种实施方式中，第一分光膜225可以完全覆盖第一面S6和第二面S7，基它实施方式中，也可以根据需求调节第一分光膜225的尺寸和形状，例如第一分光膜225可以只覆盖第一面S6和第二面S7的部分区域，或者第一分光膜225的形状可以为其它形状(例如圆形、多边形等)。类似的，一种实施方式中，第二分光膜226可以完全覆盖第三面S8和第四面S9，其它实施方式中，也可以根据需求调节第二分光膜226的尺寸和形状，例如第二分光膜226可以只覆盖第三面S8和第四面S9的部分区域，或者第二分光膜226的形状可以为其它形状(例如圆形、多边形等)。第一分光膜225和第二分光膜226用于反射不同波长范围的光线。或者，第一分光膜225和第二分光膜226用于反射不同颜色的光线。本申请通过在这四个棱镜单元的对接面上设置分光膜，即在第一对角面S67上设置第一分光膜225，在第二对角面S89上设置第二分光膜226，第一分光膜225和第二分光膜226能够对不同波长范围的光线进行分光处理，使得三个不同波长范围的光线进入合光单元22后可以合光形成混合光束，并从出光面S4射出。一种实施方式中，不同波长范围的光线可以为不同颜色的光线。

一种实施方式中，如图8所示，所述第二分光膜226包括两个子膜，具体而言，这两个子膜均呈三角形，分别为子膜BCG和子膜CGF。如图9所示，所述第一分光膜225为一体式的结构，即第一分光膜225为长方形的结构。本实施方式中，在拼接第一棱镜单元221和第四棱镜单元224的过程中将第二分光膜226的一个子膜BCG设置在第一棱镜单元221和第四棱镜单元224之间，在拼接第二棱镜单元222和第三棱镜单元223的过程中将第二分光膜226的一个子膜CGF设置在第二棱镜单元222和第三棱镜单元223之间。即构成图9所示的分解图状态，再将图9所示的分开的两部分棱镜组对接，对接的过程中，接第一分光膜225设置在对接位置。本方案设计的分光膜应用在由四块棱镜构成的合光单元中，由于第一分光膜225可以为一体式结构，具有结构简洁，组装方便的优势。

可以理解的是，其它实施方式中，第一分光膜225为两个子膜的架构，第二分光膜226为一体式结构。其它实施方式中，第一分光膜225和第二分光膜226均可以为两个子膜构成的架构。

图10A为本申请一种实施方式提供的光机20的立体示意图，图10A示意性地表达了图6所示的合光单元22在光机20中与发光单元21之间的具体的位置关系。如图10A所示，发光单元21包括第一波长范围发射单元211、第二波长范围发射单元212和第三波长范围发射单元213、第一柔性电路板214、第二柔性电路板215和第三柔性电路板216。第一波长范围发射单元211正对所述合光单元22的所述六面体结构的第一入光面S1(图10A中合光单元22的前侧面)，所述第二波长范围发射单元212正对所述合光单元22的所述六面体结构的第二入光面S2(图10A中合光单元22的底面)，所述第三波长范围发射单元312正对所述合光单元22的所述六面体结构的第三入光面S3(图10A中合光单元22的左侧面)。一种实施方式中，所述第一入光面S1、所述第二入光面S2和所述第三入光面S3两两相互垂直且相邻设置，三者分别对应六面体结构的三个彼此相邻的外表面。所述第一波长范围发射单元211的发光面的法线方向A1和所述第二波长范围发射单元212的发光面的法线方向A2均垂直于所述光机20的所述光学成像单元23的光轴23P，所述第三波长范围发射单元212的发光面的法线方向A3与所述光机20的所述光学成像单元23的光轴23P方向相同。

本实施方式中，所述第一分光膜225用于反射第一波长范围的光且透射第二波长范围的光及第三波长范围的光。一种实施方式中，所述第一分光膜225为反红透蓝绿膜层。第一波长范围发射单元211发出的所有的红色光线均会传送至第一分光膜225上，第一分光膜225反射红色光线，使得红色光线被反射后沿着光轴23P的方向射出出光面S4，并进入光学成像单元23。所述第二分光膜226用于反射第二波长范围的光且透射第一波长范围的光及第三波长范围的光。一种实施方式中，第二分光膜226为反蓝透红绿膜层，第二波长范围发射单元212发出的所有的蓝色光线均会传送至第二分光膜226上，第二分光膜226反射蓝色光线，使得蓝色光线被反射后沿着光轴23P的方向射出出光面S4，并进入光学成像单元23。第三波长范围发射单元213发出的绿色光线进入合光单元22后，会透过第一分光膜225和第二分光膜226，绿色光线沿着光轴23P的方向射出出光面S4，并进入光学成像单元23。三种颜色的光线均从出光面S4射出，且都沿着光轴23P的方向射出，以形成混合光束。

图10A所示的实施方式提供的光机20中的第二柔性电路板215的延伸方向和光轴23P的方向相近或相同，结合参阅图1、图2和图3，当光机20安装在近眼显示设备内时，第二柔性电路板215可以顺着结构件100延伸，不需要折叠第二柔性电路板215，即无弯折状顺着结构件延伸，有利于整机尺寸的减小。可以理解的是，若将柔性电路板折叠，光机整体的尺寸会因柔性电路板的折叠变大，在近眼显示设备中，就会占用更大的空间。

本申请提供的光机，由于包括前述合光单元，使得光机具有更灵活的配置方案，使光机可以配置在近眼显示设备中更多的环境。

图10A所示的实施方式提供的光机20安装至结构件的镜腿时，镜腿包括内侧面和外侧面，镜腿的内侧面为近眼显示设备在佩戴状态下贴近人脸的部分，外侧面则是近眼显示设备在佩戴状态下远离人脸的部分。一种实施方式中，本申请通过将第一波长范围发射单元211靠近镜腿的外侧面，合光单元22上的一个非入光面S5(具体为和第一入光面S1相对设置的非入光面S5)靠近镜腿的内侧面，这样的设置，使得近眼显示设备在靠近人脸的一侧不设置发光单元，能够降低用户感知到热的风险，提升用户使用的体验感。其它实施方式中，也可以将第二波长范围发射单元212靠近镜腿的外侧面设置，位于合光单元22的顶面的非入光面S5靠近镜腿的内侧面，一种实施方式中，图10A所示的实施方式提供的光机20安装至结构件的镜腿时，光机20的出光侧为近眼显示设备的镜片上的光波导。图10A所示的方式中，第二波长范围发射单元212位于合光单元22的底侧，可以使得光机出瞳处的蓝光能量上弱下强，光机20的具体架构与光波导的结构搭配使用，可以使得光波导利用到较强部分的蓝光，提升光效。具体而言，第二波长范围发射单元212的摆放位置靠近光波导的中继区(即中继光栅)，因此，本方案可以提升近眼显示设备的光效。

对于合光单元22而言，可以理解为合光单元22由棱镜构成，棱镜上设置光学膜层，例如第一分光膜和第二分光膜，由于各膜层的透过率或反射率在不同入射角的时候有差异，例如：入射到分光膜(即棱镜的分光斜面)上的角度越大，光效越低。角度指光线与分光膜的法线的夹角。故在光机出瞳处的光强分布不均。图10B所示为图10A提供的实施方式中第二波长范围发射单元212的光路示意图。例如第二波长范围发射单元212发出的光为蓝色光线。第二波长范围发射单元212进入合光单元22且经过第二分光膜226进行反射，如图10B所示，第二分光膜226左下角部分反射的光线的角度较小，第二分光膜226右上角部分反射的光线的角度较大，右上角部分的光效较低。而且，经过第二分光膜226右上角部分反射的光线，经过光学成像单元23后，投影至耦入光栅11时，会有部分反射，反射回的光线在图10B中用虚线表示。由于第二波长范围发射单元212从光机出射的光线强度不均，导致在耦入光栅11上的光线强度也不均匀。耦入光栅11包括第一耦入区11C和第二耦入区11D，如图10B所示，一种实施方案发中，第一耦入区11C位于第二耦入区的上方。可以理解的是，图10B只是示意性地用矩形虚线框圈出第一耦入区11C和第二耦入区11D，实际应用中，第一耦入区11C和第二耦入区11D的具体的位置并不限于图10B所示的方案，第一耦入区11C和第二耦入区11D可以连接或部分重合。本申请只是借用图10B表达第一耦入区11C为入射光线能量较低的区域，第二耦入区11D为入射光线能量较强的区域。

本申请一种实施方式中，将第二波长范围发射单元212布置的位置，使得第二波长范围发射单元212投射光线的更多的能量集中至耦入光栅11的第二耦入区11D。参阅图10C，图10C为一种实施方式提供的光波导的示意图，表达了图10B中的耦入光栅11在光波导平面上与其它光栅之间的位置关系。具体而言，光波导10A包括耦入光栅11、中继光栅13和耦出光栅12。耦入光栅11的第二耦入区D邻近中继光栅13设置，即第一耦入区11C位于远离中继光栅13的一侧。这样，结合图10B和图10C，可以理解的是，第二波长范围发射单元212的更多的光的能量可以集中在第二耦入区11D，而由于第二耦入区11D和中继光栅13邻近，可以保证第二波长范围发射单元212投影至耦入光栅11上的光的能量得到较好的利用，更多的第二波长范围发射单元212的光能量能够进入中继光栅13，并通过耦出光栅12耦出至人眼。因此，本申请提供的光机的布置方向，结合耦入光栅11的布置能够提升第二波长范围发射单元212发送的光的利用率。

概括而言，光波导对于光机出瞳处的光并非全部利用，远离中继光栅的光线会重新反射回光机，形成鬼像。对于蓝光而言，由于蓝光波长短，衍射角度小，即全反射步长小，会有较多的光不能正常传播到中继光栅。因此，本申请可以将第二波长范围发射单元212(例如用于发射蓝色光的发光单元)摆放位置靠近光波导的中继区，能够提升整体光效。

图11为本申请一种实施方式提供的光机的立体示意图，图11所示的实施方式是在图10A所示的实施方式的基础上，将第二波长范围发射单元212和第一波长范围发射单元211交换位置。如图11所示，第一波长范围发射单元211位于合光单元22的底侧，第二波长范围发射单元212位于合光单元22的前侧。一种实施方式中，第一分光膜225为反蓝透红绿膜层，第二波长范围发射单元212发出的所有的蓝色光线均会传送至第一分光膜225上，第一分光膜225反射蓝色光线，使得蓝色光线被反射后沿着光轴23P的方向射出出光面S4，并进入光学成像单元23。第二分光膜226为反红透蓝绿膜层，第一波长范围发射单元211发出的所有的红色光线均会传送至第二分光膜226上，第二分光膜226反射红色光线，使得红色光线被反射后沿着光轴23P的方向射出出光面S4，并进入光学成像单元23。

图11所示的实施方式中，第一柔性电路板214的延伸方向和光轴23P的方向相近或相同，结合参阅图1、图2和图3，当光机20安装在近眼显示设备内时，第一柔性电路板214可以顺着结构件100延伸，不需要折叠第一柔性电路板214，有利于整机尺寸的减小。

图11所示的实施方式中，合光单元22的非入光面S5的位置与图10A所示的实施方式的非入光面S5的位置相同，均位于合光单元22的顶侧和背侧(背侧是与第一入光面S1相对的一侧)。图11所示的实施方式，可以将通过第二波长范围发射单元212或第一波长范围发射单元211放置在靠近镜腿外侧面的位置，以实现也能够保证近眼显示设备在靠近有脸的一侧不设置发光单元，降低用户感知到热的风险，提升用户使用的体验感。

图12为本申请一种实施方式提供的光机的立体示意图，本实施方式是在图10A所示的实施方式的基础上，将第二波长范围发射单元212的位置调整，将第二波长范围发射单元212放置至合光单元22的顶侧(图10A所示的实施方式中，第二波长范围发射单元212位于合光单元22的底侧)。如图12所示，为了清晰显示合光单元的特征，将第二波长范围发射单元212连同第二柔性电路板215的位置从合光单元22的顶侧向上挪移，也就是说，图12所示的状态为第二波长范围发射单元212和合光单元22之间的分离状态，并不是组装好的光机的状态下的位置关系。图12所示的实施方式中，第二分光膜226的位置也做适应性的调整。一种实施方式中，第二分光膜226为反蓝透红绿膜层，第一分光膜225为反红透蓝绿膜层，具体的分光原理与图10A所示的实施方式相同。图12所示的实施方式中，第二柔性电路板215与第三柔性电路板216之间无交叉，使得二者在近眼显示设备的结构件内的布置可以更灵活。

图12所示的实施方式中，合光单元22的第二入光面S2位于合光单元22的顶侧，合光单元22的非入光面的位置为合光单元22的底侧和背侧(虽未标号，但容易理解是不设置发光单元的相应的表面)，本实施方式中，可以通过将第二波长范围发射单元212或第一波长范围发射单元211放置在靠近镜腿外侧面的位置，以实现也能够保证近眼显示设备在靠近有脸的一侧不设置发光单元，降低用户感知到热的风险，提升用户使用的体验感。

一种实施方式中，为了保证第一波长范围发射单元211和第二波长范围发射单元212投射出的画面与第三波长范围发射单元213保持一致，需要将第一波长范围发射单元和第二波长范围发射单元的AA方向与第三波长范围发射单元对齐，即调整长边与短边的方向。通常，AA区是指activearea，即有效像素区，呈长方形，包括长边和短边。如图12中，第三波长范围发射单元213长边沿水平方向，短边沿竖直方向，则第一波长范围发射单元211长边方向与光轴平行，短边方向沿竖直方向，第二波长范围发射单元212长边垂直于光轴，短边平行于光轴。若AA区长边与短边长度相等，且像素个数相等，则第一波长范围发射单元211亦可将第一柔性电路板214顺着结构件100延伸。

第一波长范围发射单元211投射的画面、第二波长范围发射单元212投射出的画面与第三波长范围发射单元213投影的上画面保持一致，可以理解为，各发光单元所投影的图像经过合光单元转折后，形成的画面的方向是一致的。如图12所示，第一波长范围发射单元211投射的画面经合光单元后与第三波长范围发射单元213投影的上画面保持一致，同样，第二波长范围发射单元212投射的画面经合光单元后亦与第三波长范围发射单元213投影的上画面保持一致。

本申请提供的合光单元可以与发光单元灵活配置，例如，图10A、图11和图12提供的三种具体的实施方式均采用了图6所示的合光单元，可以通过调节第一波长范围发射单元和第二波长范围发射单元的位置，构成不同的配置方案。本申请只是示意性地列出了这三种具体实施方式，具体的应用过程中，不限于这三种具体的配置方案，配置方案可以具有更多的可能性。

图13为本申请一种实施方式提供的合光单元22的立体示图，如图13所示，合光单元22可以呈六面体结构，本申请用A、B、C、D、E、F、G、H表示合光单元22的八个顶点。合光单元22的外表面由六面体结构的六个外表面构成，一种实施方式中，其中四个外表面分别为第一入光面S1、第二入光面S2、第三入光面S3和出光面S4，另两个外表面为非入光面S5，其中一个非入光面S5和出光面S4相邻，另一个非入光面S5和出光面S4相对设置。一种实施方式中，如图13所示，第一入光面S1的四个顶点为A、D、F、G，即第一入光面S1为图13所示的六面体结构的顶侧面；第二入光面S2的四个顶点为B、C、E、H，即，第二入光面S2为图13所示的六面体结构的底侧面；第三入光面S3的四个顶点为C、D、F、E，即，第三入光面为图13所示的六面体结构的前侧面；出光面S4的四个顶点为E、F、G、H，即，出光面S4为图13所示的六面体结构的右侧面；其中一个非入光面S5(与出光面S4相邻设置的非入光面)的四个顶点为A、B、H、G；另一个非入光面S5的四个顶点为A、B、C、D。本申请并不限定各入光面的具体的位置，只要这三个入光面对应不同颜色的发光单元，且能够保证从这三个入光面入射至合光单元的光线能够在合光单元内合成一束混合光束且从出光面S4出射。

图13所示的实施方式为在图6所示的实施方式的基础上，再沿对角面切割一次。图6所示的实施方式为在六面体结构上分别沿第一对角面S67和第二对角面S89切割形成四个独立的棱镜单元，图13所示的实施方式为在六面体结构上分别沿着第一对角面S67、第二对角面S89和第三对角面S10切割形成八个棱镜结构。第一对角面S67和第二对角面S89之间的相交线L1为所述六面体结构的体对角线，相交线L1的两个顶点为C、G。第一对角面S67和第三对角面S10之间的相交线L2为所述六面体结构的体对角线，相交线L2的两个顶点为D、H。第二对角面S89和第三对角面S10之间的相交线L3为所述六面体结构的中心线，相交线L3的两个顶点为Q1、Q2，相交线L3的长度等于所述六面体结构的棱长，本实施方式中，此六面体结构为立方体，其所有的棱长均相等。

图14为图13所示的合光单元的立体分解图。结合参阅图13和图14，本实施方式为在图6所示的实施方式的基础上，再沿第三对角面S10切割，使得第一棱镜单元221被分割为第一子棱镜2211和第二子棱镜2212，使得第二棱镜单元222被分割为第三子棱镜2221和第四子棱镜2222，使得第三棱镜单元223被分割为第五子棱镜2231和第六子棱镜2232，使得第四棱镜单元224被分割为第七子棱镜2241和第八子棱镜2242。如图14所示，所述第一子棱镜2211和所述第二子棱镜2212之间对接的位置为第一子面S101。第一子面S101为四边形，第一子棱镜2211和第二子棱镜2212均为五面体棱镜。所述第三子棱镜2221和所述第四子棱镜2222之间对接的位置为第二子面S102，第二子面S102呈三角形，第三子棱镜2221为五面体棱镜，第四子棱镜2222为四面体棱镜。所述第五子棱镜2231和所述第六子棱镜2232之间对接的位置为第三子面S103。第三子面S103为四边形，所述第五子棱镜2231和所述第六子棱镜2232均为五面体棱镜。所述第七子棱镜2241和所述第八子棱镜2242之间对接的位置为第四子面S104，第四子面S1042呈三角形，所述第七子棱镜2241为五面体棱镜，所述第八子棱镜2242为四面体棱镜。所述第一子面S101、所述第二子面S102、所述第三子面S103和所述第四子面S104构成所述六面体结构的第三对角面S10。

图15所示为图13所示的合光单元22的一种状态的立体分解示意图，图15所示的状态为在图14所示的状态的基础上，将第一棱镜单元221、第二棱镜单元222、第三棱镜单元223和第四棱镜单元224均作为一个整体显示，即第一子棱镜2211和第二子棱镜2212对接、第三子棱镜2221和第四子棱镜2222对接、第五子棱镜2231和第六子棱镜2232对接、及第七子棱镜2241和第八子棱镜2242对接。对比图15和图7，可以发现，图15所示合光单元中的第一棱镜单元221的整体外形、第二棱镜单元222的整体外形、第三棱镜单元223的整体外形和第四棱镜单元224的整体外形均与图7中对应的特征是相同的结构形态。

一种实施方式中，图13所示的合光单元22包括三个分光膜，分别为第一分光膜225、第二分光膜226和第三分光膜227。参阅图16、图17和图18，这三个图分别表示了三个分光膜所在的位置，为了清楚地表达分光膜和合光单元棱镜之间的关系，图16、图17和图18分别将第一分光膜225、第二分光膜226和第三分光膜227从合光单元22中分离出来单独显示，这三个分光膜均为长方形结构，通过长方形的四个顶点的标号可以判断它们所在的合光单元中的具体的位置。具体而言，如图16所示，第一分光膜225位于第一对角面S67处，第一分光膜225的面积可以与第一对角面S67的面积相等(如图16所示)。其它实施方式中，第一分光膜225的面积可以小于第一对角面S67的面积，可以理解的是，第一分光膜225的形状也可以不同于第一对角面S67的形状。如图17所示，第二分光膜226位于第二对角面S89处，第二分光膜226的面积可以与第二对角面S89的面积相等。如图18所示，第三分光膜227位于第三对角面S10处，第三分光膜227的面积可以与第三对角面S10的面积相等。

所述第三分光膜227、所述第一分光膜225和所述第二分光膜226分别用于反射不同波长范围的光线。一种实施方式中，第一分光膜225用于反射第三波长范围的光，且透射第一波长范围的光和第二波长范围的光。例如，所述第一分光膜225为反绿透红蓝膜层。第二分光膜226为反射第二波长范围的光，且透射第一波长范围的光和第三波长范围的光，例如，所述第二分光膜226为反蓝透红绿膜层。第三分光膜227为反射第一波长范围的光且透射第二波长范围的光及第三波长范围的光，例如，所述第三分光膜227为反红透蓝绿膜层。

一种实施方式中，所述第二分光膜226和所述第三分光膜227均包括四个子膜，如图17和图18所示，这四个子膜中，两个呈三角形，另两个呈梯形。所述第一分光膜225为一体式的结构，且呈长方形。本方案限定了第二分光膜226和第三分光膜227的具体的结构，及第一分光膜225为一体式结构的方案，本方案设计的分光膜应用在由八块棱镜构成的合光单元中，由于第一分光膜可以为一体式结构，具有结构简洁，组装方便的优势。

图19为本申请一种实施方式提供的光机20的立体示意图，图19示意性地表达了图13所示的合光单元在光机20中与发光单元之间的具体的位置关系。如图19所示，发光单元21包括第一波长范围发射单元211、第二波长范围发射单元212、第三波长范围发射单元213、第一柔性电路板214、第二柔性电路板215和第三柔性电路板216。第一波长范围发射单元211和第二波长范围发射单元212相对设置在合光单元22的相对的两个侧面，第三波长范围发射单元213位于第一波长范围发射单元211和第二波长范围发射单元212之间。

图20为图19所示的光机的一个方向的平面图，图21为图19所示的光机中的合光单元和发光单元的分解示意图，结合图19、图20和图21，能够清楚地表达合光单元22和发光单元21之间的位置关系。所述第一波长范围发射单元211的发光面正对所述合光单元22的所述六面体结构的第一入光面S1，所述第二波长范围发射单元212的发光面正对所述合光单元22的所述六面体结构的第二入光面S2，所述第三波长范围发射单元213的发光面正对所述合光单元22的所述六面体结构的第三入光面S3，所述第一入光面S1和所述第二入光面S2相互平行，所述第三入光面S3垂直于所述第一入光面S1。如图19所示，所述第一波长范围发射单元211的发光面的法线方向A1、所述第三波长范围发射单元213的发光面的法线方向A3和所述第二波长范围发射单元213的发光面的法线方向A2均垂直于所述光机的所述光学成像单元23的光轴23P，所述第一波长范围发射单元211的发光面的法线方向A1和所述第二波长范围发射单元213的发光面的法线方向A2为相同的方向，所述第三波长范围发射单元213的发光面的法线方向A3垂直于所述第一波长范围发射单元211的发光面的法线方向A1。

图19所示的实施方式提供的光机20中的第一柔性电路板214、第二柔性电路板215、第三柔性电路板216的延伸方向均和光轴23P的方向相近或相同，结合参阅图1、图2和图3，当光机20安装在近眼显示设备内时，第二柔性电路板215可以顺着结构件100延伸，不需要折叠第二柔性电路板215，有利于整机尺寸的减小。

图19所示的实施方式提供的光机20安装至结构件的镜腿时，镜腿包括内侧面和外侧面，镜腿的内侧面为近眼显示设备在佩戴状态下贴近人脸的部分，外侧面则是近眼显示设备在佩戴状态下远离人脸的部分。一种实施方式中，本申请通过将第三波长范围发射单元213靠近镜腿的外侧面，合光单元22上的一个非入光面S5(具体为和第三入光面S3相对设置的非入光面S5，如图21所示)靠近镜腿的内侧面，这样的设置，使得近眼显示设备在靠近人脸的一侧不设置发光单元，能够降低用户感知到热的风险，提升用户使用的体验感。

一种实施方式中，图19所示的实施方式提供的光机20安装至结构件的镜腿时，光机20的出光侧为近眼显示设备的镜片上的光波导。布置光机20的各部分结构的具体位置时，可以将第二波长范围发射单元212位于合光单元22的底侧，第一波长范围发射单元211位于合光单元22的顶侧。第二波长范围发射单元212位于合光单元22的底侧，可以使得光机出瞳处的蓝光能量上弱下强，光机20的具体架构与光波导的结构搭配使用，可以使得光波导利用到较强部分的蓝光，提升光效。具体而言，第二波长范围发射单元212的摆放位置靠近光波导的中继区(即中继光栅)，因此，本方案可以提升近眼显示设备的光效。

图19-图21只是示意性地描述了一种发光单元和合光单元之间的布置方案，对于图13所示的合光单元而言，由于合光单元13包括8个彼此独立的棱镜结构，而且是在图6所示的四个棱镜的基础上再沿第三对角面切割形成的，图6所示的合光单元在光机中与发光单元之间位置关系的所有的可能实现的灵活布置的方案均适用于图13所示的合光单元。即图10A、图11和图12所示的光机中的合光单元和发光单元的布置方案也适用图13所示的合光单元，只需要根据具体的布置方案去调节各分光膜的属性。

一种实施方式中，本申请提供合光单元22整体呈立方体结构，立方体结构的设计，使得发光单元中不同颜色的光源(即第一波长范围发射单元211、第二波长范围发射单元212和第三波长范围发射单元213)从入光面至出光面的光程可以保持一致，即第一波长范围发射单元所发出的红色光线、第二波长范围发射单元所发出的蓝色光线及第三波长范围发射单元所发出的绿色光线在合光单元内的传输路径的长度是一样的，光的传输路径即光程，光程相同，有利于保证光机成像的清晰度。若某一种颜色的光的光程与其它颜色光的光程不一致，会导致光机投影的图像清晰度不好，图像较模糊。

一种实施方式中，合光单元22的入光面的面积大于对应的发光单元的发光面的面积，这样可以保证发光单元发出的光线更多地进入合光单元，提升光线传输的效率。一种实施方式中，光学成像单元的入光面的面积大于所述合光单元的出光面的面积，这样可以保证合光单元出射的光线更多地进入光学成像单元，提升光线传输的效率。一种具体的实施方式中，光学成像单元可以为镜组，即由一个或多个透镜构成。混合光束射出的方向可以为光学成像单元的光轴方向。

一种实施方式中，本申请提供的合光单元可以基于呈六面体状的光学结构，先做切割，即沿对角面切割，针对图6所示的合光单元22，需要在第一对角面和第二对角面位置切割，针对图13所示的合光单元22，需要在第一对角面、第二对角面和第三对角面位置切割。切割后对各单独的棱镜结构进行处理，例如，在需要设置分光膜的位置通过化学沉积、涂覆或电镀的方式设置分光膜。然后再将各棱镜结构进行对接胶合固定为一体式结构。

方案二：光学组件(耦入光栅反射0级光线偏出光机)

图22为本申请一种实施方式提供的光学组件200的示意图。参阅图22，一种实施方式中，本申请提供的光学组件200包括光机20和光波导10A，光机20包括发光单元21、合光单元22和光学成像单元23，光波导10A位于光机20的出光侧，光波导10A包括波导基底19、耦入光栅11、中继光栅13和耦出光栅12。耦入光栅11、中继光栅13和耦出光栅12均形成在波导基底19的表面。耦入光栅11正对光机20的出光面。光机20的发光单元21所发出的光线经过合光单元22合成的混合光束经过光学成像单元23后投射至耦入光栅11上。本实施方式中，耦光入栅11形成在波导基底19上的耦入表面11S，耦入表面11S基本上呈平面状，耦入表面11S与光机20的光轴23P接近垂直。可以理解的是，耦入表面11S可以与光机20的光轴23P垂直，或者耦入表面11S和光机20的光轴23P之间的夹角在较小范围内，例如耦入表面11S和光机20的光轴23P之间的夹角小于光机20的视场角的二分之一，即

如图22所示，发光单元21中第一位置B1所发出光线经过合光单元22和光学成像单元23后被调制为某一方向的平行光，这一光线经过耦入光栅11调制后，20％-30％的能量进入波导基底19，进入波导基底19的光线会在波导基底19中进行全反射，再通过中继光栅13，传送至耦出光栅12，且通过耦出光栅12耦出至人眼，形成虚拟图像B11(如图23所示)。光机投射至耦入光栅11的平行光的40％的能量被直接反射(虚线表示的光线)，即反射0级，由于耦入光栅11所在的耦入表面11S与光轴23P垂直或二者之间的夹角在较小范围，导致被耦入光栅11反射的光线会进入光机20。进入光机20的这部分光线经过光学成像单元23和合光单元22后聚焦于发光单元21的第二位置B2。由于发光单元21的屏幕上的金属背板和玻璃盖板有较高的反射率，聚焦于第二位置B2的光线将原路返回，并被耦入光栅11调制，最终进入波导基底19，在波导基底19内进行全反射后由耦出光栅12耦出至人眼，形成鬼像B21(如图23所示)。

图23为图22所示的光学组件所产生的鬼像问题的示意图。一种实施方式中，如图23所示，根据光路可分析得到，鬼像B21和原像(虚拟图像B11)将成180°旋转对称关系。

本申请为了解决如图23所示的鬼像问题，提供一种新的光波导的结构，通过光波导的入光位置的设计，使得耦入光栅位置反射的光线偏离光机，即，耦入光栅位置反射的光线的方向会位于光机的光学有效区之外，不会返回至光机内。一种实施方式中，光波导包括波导基底和耦入光栅，所述波导基底包括斜面，所述斜面位于所述耦入光栅和所述波导基底结合的位置或者位于所述耦入光栅和所述波导基底结合位置的入光侧，所述耦入光栅用于接收所述光机的光，所述斜面朝向所述光机，所述光机具有光轴，与所述光轴垂直的方向为第一方向，所述斜面和所述第一方向之间的夹角大于等于所述光机的视场角的二分之一，以使所述耦入光栅反射的所述光机的视场角的边缘光线能够偏出所述光机，这样使得光学组件能获得较好的图像显示效率，解决了鬼像的问题。

一种实施方式中，如图24A和图24B所示，光学组件包括光机20和光波导10A，光波导10A包括波导基底19、耦入光栅11、中继光栅13和耦出光栅12。一种实施方式中，耦入光栅11、中继光栅13和耦出光栅12形成在波导基底19的表面。一种实施方式中，波导基底19为高折波导衬底材料，波导基底19的折射率可以大于等于1.6。一种实施方式中，波导基底19的材料为TiO2、氮化硅、氮化镓、高折树脂材料等等。光信号在波导基底19内能够产生全反射传输。

波导基底19整体呈平板状架构，波导基底19的外表面大部分面积为主平面190，主平面190呈平面状，且主平面190与光机20的光轴23P垂直或二者之间的夹角在较小范围，可以理解为，允许制作工艺的误差或组装公差等因素形成的主平面190与光轴23P之间形成较小的夹角。中继光栅13和耦出光栅12形成在主平面190上。如图24A和图24B所示，波导基底19面向光机20的一侧、且垂直于光轴23P的表面和背离光机20的一侧、且垂直于光轴23P的表面均为主平面190。波导基底19包括斜面191，斜面191位于所述耦入光栅11和所述波导基底19结合的位置。本实施方式中，所述波导基底19为一体成型结构，所述斜面191为通过在所述波导基底19上去除部分材料形成的结构。一种实施方式中，斜面191形成在波导基底19上面对光机20的表面。本方案限定一种具体的斜面形成方式，通过对波导基底去除部分材料形成斜面，易于保证斜面位置处的折射率的稳定性，即在斜面形成过程中，不容易改变波导基底的折射率，从而能够保证耦入光栅的衍射效率，保证耦入光线不会产生不需要的偏折，保证形成的虚拟图像的真实性，不产生扭曲。

一种实施方式中，斜面191的制作过程如下：先提供一个平板状的波导基底，此波导基底的两个表面均为平面状，在其中一个平面的靠近边缘的位置通过切割的方式去掉一部分材料，形成斜面，再对斜面进行表面处理，例如抛光。

一种实施方式中，如图24A所示，波导基底19的两个主平面190分别为第一主平面和第二主平面，第一主平面和第二主平面相对设置，第一主平面和第二主平面均可以垂直于光机20的光轴23P。斜面191的一端连接波导基底19的第一主平面，斜面191的另一端连接波导基底19的第二主平面，本实施方式中，斜面191与远离光机20的主平面190之间构成尖角结构。其它实施方式中，斜面191和远离光机20的主平面190之间也可以通过侧平面或弧形表面连接。

为了方便描述，图24A中，在光机20的下方位置示意性地绘出入射边缘光线、光轴23P、反射光线之间的位置关系及角度标号。图24A所示的实施方式中，耦入光栅11形成在所述斜面191上。一种实施方式中，耦入光栅11为衍射光栅，例如：利用光刻技术制造的表面浮雕光栅(Surface Relief Grating)、或基于全息干涉技术制造的全息体光栅(Volumetric Holographic Grating)。耦入光栅11用于接受光机20传输的混合光束，并对混合光束进行调制，在耦入光栅11位置，部分光束通过耦入光栅进入波导基底19，部分光束被耦入光栅反射。

图24A中示意性地表达光机20的FOV边缘光线，即发光单元21的B1位置入射至耦入光栅11上的光线，及此光线经过耦入光栅11反射后形成反射光线的示意图。具体而言，光机20的发光单元21的第一位置B1发出的光线，经过合光单元22后进入光学成像单元23，经过光学成像单元23调制后，形成光机20的视场角的入射边缘光线，且投射至耦入光栅11上。耦入光栅11对入射光进行调制，20％-30％的能量进入波导基底19，进入波导基底19的光线会在波导基底19中进行全反射，再通过中继光栅13，传送至耦出光栅12，且通过耦出光栅12耦出至人眼，形成虚拟图像。光机20投射至耦入光栅11的平行光的40％的能量被直接反射(虚线表示的光线)，即反射0级。入射在所述耦入光栅11上的所述光机20的视场角的入射边缘光线与所述光轴23P之间的夹角为第一角度β1，经所述耦入光栅11的反射光线(称为耦入光栅反射光线)与所述光轴23P之间的夹角为第二角度β2，所述第二角度β2大于所述第一角度β1。由于第二角度β2大于所述第一角度β1，可以保证反射光线不进入光机20。

一种实施方式中，β2＞β1+0.1°。光波导在制作过程中，或在将光导波组装至近眼显示设备中的过程中，制作的公差或组装的误差，很容易导致耦入光栅反射光线与光轴之间的夹角和边缘入射光线和光轴之间夹角的角度误差，为了补偿此误差，本申请一种实施方式通过限定第二角度β2和第一角度β1之间至少具有0.1°的差值，能够提升制作良率。

本方案通过斜面191和耦入光栅11的设置，使得耦入光栅11的设置的角度与波导基底19的主平面190之间形成倾斜状态，这样，入射在耦入光栅11上的部分光线反射，就形成了与光轴23P之间形成夹角为第二角度β2的耦入光栅反射光线。耦入光栅反射光线和光轴23P之间的夹角第二角度β2大于入射在所述耦入光栅11上的所述光机20的视场角的入射边缘光线与所述光轴23P之间的夹角(第一角度β1)，这样，可以保证耦入光栅11反射的光线偏出光机20，“偏出光机20”可以理解为耦入光栅反射光线不会进入光机20的光学有效区，耦入光栅反射光线位于光机20的光学有效区之外，就不会反射回光机20的发光单元21上。因此，本实施方式提供的光学组件不存在耦出光栅11的反射光线进入光机20后再一次反射形成鬼像的现象。

本实施方式通过限定发光单元21的第一位置B1发出的光线，即入射边缘光线，经过耦入光栅11的反射光线偏离光机，由于此入射边缘光线为光机FOV的极限位置的光线，结合耦入光栅11是设置在斜面191上的，斜面191和光轴23P之间并非垂直关系，而是形成一定的角度，这样的设计，可以保证发光单元21上其它位置发出的光线均是偏出光机的。

参阅图24B，图24B中示意性地表达了发光单元21上的第二位置B2处发射的光线经过耦入光栅11后的反射路径。如图24B所示，发光单元21上的第二位置B2处发出的光线经过合光单元22后进入光学成像单元23，经过光学成像单元23调制后，投射在耦入光栅11上，在耦入光栅11的位置进行反射，且反射光线与光轴23P之间的夹角为第三角度β3。第三角度β3大于第二角度β2，因此，第二位置B2处发射的光线经过耦入光栅11反射后的光线会偏离光机20。

图25A所示的实施方式与图24A所示的实施方式的区别在于：耦入光栅11的设置位置不同。如图25A所示，一种实施方式中，所述波导基底19包括主平面190，所述斜面191相对所述主平面190倾斜，所述耦入光栅11形成在所述主平面190上，在所述光轴23P的延伸方向上，所述斜面191位于所述耦入光栅11和所述光机20之间，所述光机20的视场角的入射边缘光线经过所述斜面191进入光波导10A，并入射在所述耦入光栅11上。入射边缘光线投射在斜面191上时，会发生反射，形成图25A所示的斜面反射光线，此斜面反射光线的能量较弱，例如不足入射至耦入光栅位置的能量的10％，斜面反射光线即使进入光机亦不影响成像效果，无法产生鬼像，因此，本申请暂不考虑斜面反射光线是否会进入光机。

图25A所示的入射边缘光线在斜面191位置进入光波导10A，并投射耦入光栅11上，在耦入光栅11位置会形成反射0级，即耦入光栅反射光线。本申请的设计能够使耦入光栅反射光线偏出光机20。具体而言，耦入光栅11会反射部分光线，反射的部分光线直接射出光波导10A，构成耦入光栅反射光线。由于斜面191的相对耦入光栅11所在的主平面190倾斜设置，从斜面191进入光波导10A后投射在耦入光栅11上的光线，在斜面191位置发生折射，这样可以保证在耦入光栅11位置反射的耦入光栅反射光线会偏出光机20，“偏出光机20”可以理解为反射光线不会进入光机的光学有效区，反射光线位于光机的光线有效区之外，就不会反射回光机的发光单元上。因此，本实施方式提供的光学组件不存在耦出光栅11的反射光线进入光机20后再一次反射形成鬼像的现象。

图25A所示的实施方式，经所述耦入光栅11反射的所述光机20的视场角的边缘光线经过所述斜面191进入光波导内部时，发生光线的折射，使得光线投射在耦入光线上后，能够形成偏出光机的耦入光栅反射光线。具体而言，投射在斜面191上和光机20的视场角的入射边缘光线和光机20的光轴23P之间的夹角为第一角度β1，在耦入光栅11处反射的耦入光栅反射光线和光机20的光轴23P之间的夹角为第二角度β2，所述第二角度β2大于所述第二角度β1。一种实施方式中，β2＞β1+0.1°。

图25A所示的实施方式通过限定所述第二角度β2大于所述第一角度β1，使得发光单元21的第一位置B1发出的光线，即入射边缘光线，经过耦入光栅11的反射光线偏离光机，由于此入射边缘光线为光机FOV的极限位置的光线，结合耦入光栅11是设置在斜面191的背离光机的一侧，斜面191和光轴23P之间并非垂直关系，而是形成一定的角度，对入射边缘光线进行折射。这样的设计，可以保证发光单元21上其它位置发出的光线经过耦入光栅11的反射后均是偏出光机的。

参阅图25B，图25B中示意性地表达了发光单元21上的第二位置B2处发射的光线经过耦入光栅11后的反射路径。如图25B所示，发光单元21上的第二位置B2处发出的光线经过合光单元22后进入光学成像单元23，经过光学成像单元23调制后，投射在斜面191上，经过斜面191的折射后进入光波导10A，并投射在耦入光栅11上，在耦入光栅11的位置进行反射，且反射光线与光轴23P之间的夹角为第三角度β3。第三角度β3大于第二角度β2，因此，第二位置B2处发射的光线经过耦入光栅11反射后的光线会偏离光机20。

图25A和图25B所示的实施方式中，由于耦入光栅11形成在主平面190上，由于主平面190为波导基底19的整体的平面状的外表面，对于耦入光栅11的制作工艺，具有易于制作，对于设计及工艺步骤均具有优势。而图24A和图24B所示的实施方式，将耦入光栅11制作在斜面191上，虽然制作工艺方面有所挑战，但是耦入光栅11和光机20之间的光路比图25A和图25B所示的实施方式简洁，易于控制光传输效率。

如图26A所示，本实施方式中，光学组件包括光机20和光波导10A，光波导10A包括波导基底19、耦入光栅11、中继光栅13和耦出光栅12。所述波导基底19包括波导主体结构192和附加结构193，所述附加结构193固定至所述波导主体结构192的面对所述光机20的表面，斜面191形成在所述附加结构192上，所述斜面191位于所述附加结构193背离所述波导主体结构192的表面。一种实施方式中，波导主体结构192为平板状结构，如图26A所示，波导主体结构192的截面呈矩形。本方案通过在波导基底上增加附加结构193，通过附加结构形成斜面，本方案具有保护波导基底结构完整性的优势，波导基底的结构完整性有利于保证波导基底的寿命，未经切除部分结构的波导基底，强度和稳定性更好，结构稳定性好的光波导，光传输效率就相对稳定。

附加结构193可以为三角体状结构，如图26A所示，附加结构193的截面呈三角形。一种实施方式中，波导主体结构192的材料和附加结构193的材料相同。一种实施方式中，波导主体结构192的折射率和附加结构193的折射率相同。例如，波导主体结构192的材料和附加结构193的材料均为高折衬底材料，高折衬底材料可以为但不限于：TiO2、氮化硅、氮化镓、高折树脂材料等等。波导主体结构192的材料和附加结构193的材料相同的设计，可以保证入射至波导基底19的光线在附加结构193和波导主体结构192中的传输具有一致性，避免因折射率不同导致光线偏折影响衍射效率或无法得到需要的入射光的角度，因此，本申请通过限定附加结构193的折射率和材质与波导基底19一致，能够保证光波导10A的光学性能。本申请所定义的折射率相同，其中的“相同”，可以理解为完全相同，可存在较小的公差，也可以理解为近似相同，只要使得入射光的角度在设计需求范围内即可。

一种实施方式中，波导主体结构192和附加结构193之间可以通过光学胶水粘合。所述光学胶水具有高折射率，例如所述光学胶水的折射率和所述波导主体结构及所述附加结构的折射率相同。导波主体结构192和附加结构193结合的表面处可以进行抛光处理后再进行粘接固定。本实施方式中，附加结构193上的斜面191的位置需要抛光处理，以提升光的透过率。

一种实施方式中，波导主体结构192和附加结构193之间也可以通过分子间键合方式结合为一体，分子键合的方式避免引入胶水等其他介质，可以更好的保证波导主体结构192和附加结构193的折射率匹配。

图26A所示的实施方式中，所述耦入光栅11形成在所述斜面191上，从所述耦入光栅11入射的光线经过所述附加结构193后进入所述波导主体结构192，经所述耦入光栅11的反射光线(即耦入光栅反射光线)与所述光轴23P之间的夹角为第二角度β2，入射在所述耦入光栅11上的所述光机20的视场角的入射边缘光线与所述光轴23P之间的夹角为第一角度β1，所述第二角度β2大于所述第一角度β1。一种实施方式中，β2＞β1+0.1°。本方案限定了设置附加结构与波导基底结合的方案中，耦入光栅的具体的位置的一种方案，本方案将耦入光栅设置在斜面上。使得耦入光栅的入射光的光路简洁，入射光的能量易于控制，有利于提升光效。

图26A所示的实施方式的工作原理与图24A所示的实施方式的工作原理相同。图26A所示的实施方式通过限定发光单元21的第一位置B1发出的光线，即入射边缘光线，经过耦入光栅11的反射光线偏离光机，由于此入射边缘光线为光机FOV的极限位置的光线，结合耦入光栅11是设置在斜面191上的，斜面191和光轴23P之间并非垂直关系，而是形成一定的角度，这样的设计，可以保证发光单元21上其它位置发出的光线均是偏出光机的。

参阅图26B，图26B中示意性地表达了发光单元21上的第二位置B2处发射的光线经过耦入光栅11后的反射路径。如图26B所示，发光单元21上的第二位置B2处发出的光线经过合光单元22后进入光学成像单元23，经过光学成像单元23调制后，投射在耦入光栅11上，在耦入光栅11的位置进行反射，且反射光线与光轴23P之间的夹角为第三角度β3。第三角度β3大于第二角度β2，因此，第二位置B2处发射的光线经过耦入光栅11反射后的光线(即耦入光栅反射光线)会偏离光机20。

如图27A所示，本实施方式与图26A所示的实施方式的区别在于：耦入光栅11的设置位置不同。如图27A所示，一种实施方式中，所述波导主体结构192包括主平面190，附加结构193上的所述斜面191相对所述主平面190倾斜，所述耦入光栅11形成在所述主平面190上，在所述光轴23P的延伸方向上，所述斜面191位于所述耦入光栅11和所述光机20之间。所述光机20的视场角的边缘光线经过所述斜面191进入所述附加结构193和所述波主导体结构192且入射在所述耦入光栅11上，经所述耦入光栅11反射的所述光机20的视场角的边缘光线为反射0级，即耦入光栅反射光线。耦入光栅反射光线直接射出光波导10A，且偏出所述光机20，“偏出光机20”可以理解为反射光线不会进入光机的光学有效区，耦入光栅反射光线位于光机的光线有效区之外，就不会反射回光机的发光单元上。因此，本实施方式提供的光学组件不存在耦出光栅11的反射光线进入光机20后再一次反射形成鬼像的现象。

本实施方式中，经所述耦入光栅11反射的耦入光栅反射光线与所述光轴23P之间的夹角为第二角度β2，所述光机20的视场角的边缘光线入射在所述斜面191上的入射边缘光线和所述光轴23P之间的夹角为第一角度β1，所述第二角度β2大于所述第一角度β1。一种实施方式中，β2＞β1+0.1°。

入射边缘光线投射至斜面191上时，在斜面191的位置会发生反射，称为斜面反射光线。此斜面反射光线的能量较弱，例如不足入射至耦入光栅位置的能量的10％，斜面反射光线即使进入光机亦不影响成像效果，无法产生鬼像，因此，本申请暂不考虑斜面反射光线是否会进入光机。

图27A所示的实施方式与图25A所示的实施方式的原理相似。通过限定所述第二角度β2大于所述第一角度β1，使得发光单元21的第一位置B1发出的光线，即入射边缘光线，经过耦入光栅11的反射光线偏离光机，由于此入射边缘光线为光机FOV的极限位置的光线，结合耦入光栅11是设置在斜面191的背离光机的一侧，斜面191和光轴23P之间并非垂直关系，而是形成一定的角度，对入射边缘光线进行折射。这样的设计，可以保证发光单元21上其它位置发出的光线经过耦入光栅11的反射后均是偏出光机的。

参阅图27B，图27B中示意性地表达了发光单元21上的第二位置B2处发射的光线经过耦入光栅11后的反射路径。如图27B所示，发光单元21上的第二位置B2处发出的光线经过合光单元22后进入光学成像单元23，经过光学成像单元23调制后，投射在斜面191上，经过斜面191的折射后进入光波导10A，并投射在耦入光栅11上，在耦入光栅11的位置进行反射，且反射光线与光轴23P之间的夹角为第三角度β3。第三角度β3大于第二角度β2，因此，第二位置B2处发射的光线经过耦入光栅11反射后的光线会偏离光机20。

对于图26A和图27A所示的实施方式，附加结构193和波导主体结构192之间的位置关系可以具有多种不同的形态。如图28所示，图28示意性地描述了三种附加结构193和波导主体结构192之间的位置关系，可以理解为，附加结构93上的斜面191相对波导主体结构192倾斜的方向可调，斜面191倾斜的方向不同，可以对应不同的光机的视场角的定义，例如，光机的视场角可以为水平面视场角、垂直面视场角。

与光机20的光轴23P的延伸方向相垂直的方向为参考方向，因此，本申请提供的光学组件中，波导基底上的斜面和此参考方向之间的夹角大于等于所述光机的：水平面视场角的二分之一或垂直面视场角的二分之一。一种实施方式中，所述光机的光轴为所述光机的有效光学区的中心轴，可以理解为，光机可以为非离轴光学系统，光学有效区的中心轴为光轴，为光机的设计提供了便利性。其它实施方式中，光机也可以为离轴光学系统。

图29示意性地描述了光机视场角的参数。一种具体的实施方式中，光机的视场角(FOV)定义和计算规则如下，如图29所示，对角线为AB的方形区域为整个图像显示区域，O点的位置为人眼的位置，那么人眼观察到的方形区域对应的FOV大小即为2*tan(AC/S)。

举例说明，在图25A和图27A所示的实施方式的基础上，比如显示画面FOV为30度，比例为4:3，那么水平方向FOV和垂直方向FOV分别为24度和18度。一种实施方式中，垂直于光轴23P的方向为参考方向，所述斜面191和参考方向之间的夹角大于等于12度。

结合参阅图25A、图27A和图29，一种实施方式中，光机边缘FOV对应图29中的点E。假设此时水平方向FOV的一半为β1，所述斜面191和所述参考方向之间的夹角大于等于β2，波导基底19周围介质折射率为n1，波导基底19折射率为n2，那么根据折射定律将存在公式：
n₁sin(β₁+β2)＝n₂sin(β₂)，

可以得到

那么斜面191和所述参考方向之间的夹角大于等于这个值即可。

假设n1为1，n2为1.9，那么计算可得：斜面191和参考方向之间的夹角大于等于12.7°。

方案三：包括一维光栅和二维光栅的耦出光栅架构

一种实施方式中，本申请提供一种光波导，光波导可为衍射光波导，衍射光波导具有轻薄、紧凑、高亮度等优势，此类型的光波导应用在近眼显示设备中，能够促进近眼显示设备轻量化及易于穿戴两方面优势。对于光波导而言，在其设计过程中，如何提升光传输的效率、保证图像光的均匀性以及降低加工制作难度为业界研发的方向。

图30为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。参阅图30，一种实施方式中，光波导10A包括波导基底19和形成在波导基底19上的耦入光栅11和耦出光栅12，耦入光栅11用于和光机相对设置，用于接收光机传送的光束，并将光束耦入波导基底19内，光束在波导基底19中进行全反射传播，通过耦出光栅12耦出，使人眼看到图像。一种实施方式中，耦出光栅12主要有两个作用：一是扩瞳，让光线可以覆盖更大的面积；二是耦出光线，使光线进入人眼。

一种实施方式中，耦出光栅12为二维光栅结构，本方案中，耦出光栅12具有两个周期方向，光线在耦出光栅12中的传播过程中，一束光能够被耦出光栅12分为8个传播方向(如图31所示，图31为二维光栅将光分为8个传播方向的示意图)。可以理解的是，8个传播方向的光不会都被耦出，某些方向的光线因无法耦出而浪费。图32为图31所示的光波导的耦出光效率图。如图32所示为耦出光线的效率图，其中颜色较深的区域为耦出效率高的区域，颜色较浅的区域为耦出效率较低的区域，从图32所示的耦出光效率图，可以看出，方形区域中左侧中间区域的耦出效率最高，方形中间区域从左至右耦出光效率渐渐变弱，方形四个角落位置耦出光效率最低。

图30所示的光波导10A中的耦出光栅12由于全部区域均为二维光栅架构，导致一束光经过耦出光栅将产生8个传播方向，很多光线并不会进入人眼被直接浪费掉，造成能量浪费。而且不同FOV的光线进入人眼前被二维光栅调制的次数不同，造成进入人眼的能量不同，即人眼看到的图像的光均匀性不一致。

为了解决能量浪费及光线不均匀的问题，本申请一种实施方式提供一种耦出光栅结构，所述耦出光栅包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括第一子区域和第二子区域，所述第一子区域和所述第二子区域内的光栅类型均为一维光栅，所述第二区域内的光栅类型为二维光栅，所述第二区域的中心和所述耦入光栅的中心之间的连线称为中轴线，所述第一子区域和所述第二子区域分布在所述中轴线的两侧。本申请通过第一区域中的一维光栅使得光线大部分能量均被传送至第二区域，能够提升光传播的效率，提升光的均匀性，而且可以降低加工制作的难度，降低成本。具体描述如下。

一种实施方式中，参阅图33，光波导10A的波导基底19可以为具有较高折射率的晶圆或压印胶。耦入光栅11和耦出光栅12形成在波导基底19的表面。耦入光栅11位于光波导10A的入光区域，耦入光栅12位于光波导10A的出光区域。本实施方式中，耦出光栅12包括第一区域121和第二区域122。耦入光栅11和耦出光栅12沿第一方向X排列。在第一方向上，第一区域121位于第二区域122的入光侧，第一区域121位于耦入光栅11和第二区域122之间。所述第一区域121包括第一子区域1211和第二子区域1212，所述第一子区域1211和所述第二子区域1212沿第二方向Y排列，第一子区域1211的中心和第二子区域1212的中心之间的连线方向为所述第二方向Y，所述第二方向Y和所述第一方向X相交，具体实施方式中，第一方向X和第二方向Y之间相互垂直或接近垂直。所述第一子区域1211和所述第二子区域1212内的光栅类型均为一维光栅，所述第二区域122内的光栅类型为二维光栅。图33中在第一子区域1211和第二子区域1212内示意性地用相互平行的线构成的图案表示一维光栅，第第二区域122中用网格图案表示二维光栅。图33只是示意性地表示一维光栅和二维光栅，并不是对一维光栅和二维光栅的具体结构、具体位置分布、具体的尺寸面积等参数的限定。耦入光栅11的中心和所述第二区域122的中心之间的连线称为中轴线12L，图33所示的实施方式中，中轴线12L的延伸方向为第一方向X。所述第一子区域1211和所述第二子区域1212分布在所述中轴线12L的两侧，具体而言，第一子区域1211位于中轴线12L的一侧，第二子区域1212位于中轴线12L的另一侧。本实施方式中，中轴线12L亦为耦出光栅12的中轴线，耦出光栅12可以为以此中轴线12L为对称中心的对称分布架构。所述第一子区域1211和所述第二子区域1212以所述中轴线12L为中心呈镜相对称分布。本方案通过约束所述第一子区域和所述第二子区域与中轴线之间的关系，通过镜相对称的设计，使得耦出光栅的第二区域的光的能量更均衡。

图34以一束光线为例表示耦出光栅12通过第一区域的一维光栅能够提升光传播的效率，提升光的均匀性的示意图。参阅图34，从耦入光栅11进入光波导的第一光束01传送至耦出光栅12的第一区域121时，由于第一区域121中的光栅类型为一维光栅，在第一区域121中，第一光束01被分两部分(即第一部分光束02和第二部分光束03)，第一部分光束02向下传播并进入第二区域122，第二部分光束03继续向前传播并进入第二区域122，进入第二区域122的第二部分光束03在第二区域122内的二维光栅的作用下也会向下传播，形成覆盖第二区域122和第三部分光束04。第一区域121设置为一维光栅，第一区域121具有扩瞳，也可以约束光线传播方向，提高能量利用率，经过第一区域121调制的光线只有两个方向，而且这两个方向的光线均能够进入第二区域122。本申请提供的耦出光栅12可以使更大面积的光线进入人眼，或者说人眼可以在更大的面积上观察到图像。

图30所示的实施方式中，光束在耦出光栅，由于耦出光栅均是二维光栅，光束会被分成8个方向的光，而且这8个方向的光大部分都无法被耦出，形成浪费。明显可见，图33所示的实施方式提供的光波导10A中，第一光束01传播至第一区域121位置时，由于第一区域121中的光栅类型为一维光栅，第一光束01分为两个方向的光，即第一部分光束02和第二部分光束03，这两个方向的光最终均进入第二区域122。因此，图33所示的实施方式能够提升光传播的效率。

一种实施方式中，参阅图33，图33中带箭头的虚线表示第一栅线方向F1和第二栅线方向F2，所述第一子区域1211内的一维光栅的栅线延伸方向为第一栅线方向F1，所述第二子区域1212内的一维光栅的栅线延伸方向为第二栅线方向F2。所述第二区域122内的二维光栅包括相交设置的第一栅线1221和第二栅线1222。所述第一栅线1221的延伸方向为所述第一栅线方向F1，所述第二栅线1222的延伸方向为第二栅线方向F2；或者，所述第一栅线1221的延伸方向与第一栅线方向F1大致相同，所述第二栅线1222的延伸方向和第二栅线方向F2大致相同。大致相同可以理解为，所述第一栅线1221的延伸方向与第一栅线方向F1之间可以在允许的较小的夹角范围内，当夹角为0时，二者为同向或平行的关系。本申请通过第一栅线1221的延伸方向与第一栅线方向F1大致相同，所述第二栅线1222的延伸方向和第二栅线方向F2大致相同的设置，使得光波导传送的图像信息具有真实性，不会产生图像的扭曲，保证图像显示效果。

一种实施方式中，所述第一栅线方向F1和所述第二栅线方向F2之间的夹角为60度。本方案通过第一栅线方向F1和第二栅线方向F2之间的夹角为60度，能约束光线的传播方向，使得光线的传播方向匹配第二区域122中二维光栅的栅线方向，这样能够保证光线更多地被耦出，能够得到较高的光效。

一种实施方式中，所述第一子区域1211内的一维光栅的分布周期与所述第一栅线1221的分布周期相同，所述第二子区域1212内的一维光栅的分布周期与所述第二栅线1222的分布周期相同。例如，所述第一子区域1211和第二子区域1212内的一维光栅的分布周期均可以为300nm。本方案通过约束第一子区域中的一维光栅的周期和第二区域中的第一栅线的周期相同，以及约束第二子区域中的一维光栅的周期和第二区域中的第二栅线的周期相同，可以保证耦出图像不失真，图像不会产生扭曲等不良现象，能够保证图像的显示效果。

结合参阅图33和图35，一种实施方式中，如果第二区域122中的二维光栅的栅线方向和周期发生改变，第一区域121的第一子区域1211和第二子区域1212中的一维光栅的栅线方向和周期也需要发生相应的改变。

图33所示的实施方式中，第一子区域1211和第二子区域1212之间接触，也可以理解为，第一子区域1211和第二子区域1212之间无任何间隙，或第一子区域1211和第二子区域1212之间无其它不属于第一区域的结构特征。第一子区域1211和第二区域122之间，以及第二子区域1212和第二区域122之间均为接触状态，也可以理解为，第一子区域1211和第二区域122之间，以及第二子区域1212和第二区域122之间无任何间隙，或无其它不属于耦出光栅12的结构。图33所示的实施方式中，第一子区域1211和第二子区域1212的面积相等，其它实施方式中，第一子区域1211和第二子区域1212的面积也可以不相等，可以根据具体的需求调节第一子区域1211和第二子区域1212的具体的尺寸和形态。图33所示的实施方式中，在第二方向上，第一区域121和第二区域122具有相同的尺寸，在第一方向上，第二区域122的尺寸大于第一区域121的尺寸。也可以理解为，第二区域122的面积大于第一区域121的面积。

参阅图36，一种实施方式中，第一区域121和第二区域122也可以不接触，即第一区域121和第二区域122之间具有间隔区域，而此间隔区域内无光栅结构。具体而言，第一子区域1211和第二区域122之间形成第一间隔区域1213，所述第一间隔区域1213内无光栅结构。第二子区域1212和所述第二区域122之间形成第二间隔区域1214，所述第二间隔区域1214内亦无光栅结构。一种实施方式中，所述第一间隔区域1213和所述第二间隔区域1214之间相连通。第一间隔区域1213和第二间隔区域1214的设置，有利于保证在制作耦出光栅12的过程中，提升制作良率及效率。由于第一区域121内均是一维光栅，而第二区域122中和第一区域邻近的部分为二维光栅，若第一区域121和第二区域122接触，不设置间隔区域，在制作的过程中需要精确控制各部分的边界，避免第一区域121的边缘和第二区域122的边缘重合。因此，本方案通过第一间隔区域1213和第二间隔区域1214的设置能够节约制作成本。

一种具体的实施方式中，第一间隔区域1213在第一方向X上的延伸的尺寸小于等于4mm。第二间隔区域1214在第一方向X上的延伸的尺寸小于等于4mm。本方案限定第一间隔区域和第二间隔区域沿第一方向的尺寸，有利于保证光线的利用率，及耦出光线的强度。

参阅图37，所述第一子区域1211和所述第二子区域1212之间形成第三间隔区域1215，第三间隔区域1215内无光栅结构。由于第一子区域1211和第二子区域1212中的光栅类型均为一维光栅，若第一子区域1211和第二子区域1212接触，在制作过程中，需要精确控制第一子区域1211和第二子区域1212的边界，确保二者边界不重合。若二者边界重合，在重合的部分会形成二维光栅，二维光栅会将光线分成8个不同的方向，形成光线浪费及能量的损耗。因此，本方案通过将第一子区域1211和第二子区域1212隔开，使二者边缘不接触，能够节约制作成本，保证制作良率。第三间隔区域1215在第二方向Y上延伸的尺寸为小于等于耦入光栅的最大径向尺寸。本方案通过在第一子区域和第二子区域之间设第三间隔区，有利于保证第一子区域中的一维光栅和第二子区域中的一维光栅的制作过程的简化，不需要精确控制二者邻接位置的光栅结构，只要预留第三间隔区域，就可以保证两个了区域中的一维光栅制作的更容易，节约制作和研发的成本。本方案通过约束第三间隔区域和耦入光栅最大径向尺寸的关系，使得耦入光栅传送至第三间隔区域位置的光线，仍然可以通过第一子区域和第二子区域中的一维光栅结构传送至第二区域，能够避免更多的光能的浪费。

图33所示的实施方式中，耦光光栅11和耦出光栅12的中心位置正对，耦光光栅11和耦出光栅12均以中轴线12L为中心在第二方向Y上呈对称分布。可以理解的是，不同的应用场景下，耦入光栅11和耦出光栅12的位置会做调整，当耦入光栅11相对耦出光栅12位置移动后，中轴线12L随之改变。一种实施方式中，本申请提供的光波导10A应用在近眼显示设备，即AR眼镜，在近眼显示设备中，光波导10A需要与镜片结合，也可以理解为，光波导10A需要安装在镜片上或与镜片结合为一体。在这种应用场景下，耦入光栅12通常位于靠近镜片边缘或角落位置。

参阅图38，本实施方式中，沿第一方向X，至少部分耦入光栅11正对耦出光栅12上的第一子区域1211。中轴线12L的延伸方向和第一方向X之间形成夹角。第一区域121中的第一子区域1211和第二子区域1212之间的分界线位于中轴线12L上，第一区域121中的第一子区域1211和第二子区域1212轮廓形状不同，面积也不相同。本实施方式中，第一子区域1211在第一方向X上的中心位置和第二子区域在第一方向X上的中心位置之间的连线方向为第二方向Y。第一方向Y和中轴线12L之间形成小于90度的夹角。本实施方式，因着耦入光栅11位置的调整，使得第一区域121中的第一子区域1211和第二子区域1212具体的结构形态发生变化，但是，第一子区域1211和第二子区域1212仍然能够实现约束光束的传播方向，提升光传播效率的作用，其光学原理与图34所示的光学原理相同。

参阅图39，图39所示的一种实施方式是在基于图38所示的实施方式的其中上，在第一子区域1211和第二区域122之间设置第一间隔区域1213，在第二子区域1212和第二区域122之间设置第二间隔区域1214，在第一子区域1211和第二子区域1212之间设置第三间隔区域1215。第一子区域1211和第二子区域1212的具体的尺寸面积也做了相应的调整，第一子区域1211在第二方向Y上突出于第二区域122的顶边，第二子区域1212在第二方向Y上相对第二区域122的底边内缩。可以理解的是，其它实施方式中，耦出光栅12可以只包括第一间隔区域1213、第二间隔区域1214和第三间隔区域1215中的一个或两个。各间隔区域设置所带来的好处与图36和图37所示的实施方式相应的部分相同，不再赘述。

参阅图40，耦出光栅12中的第二区域122内包括N个二维区1222和N-1个一维区1221，N≥2。N-1个所述一维区1221分别位于相邻的两个所述二维区1222之间，其中一个所述二维区1222邻接或邻近所述第一区域121。二维区1222邻接第一区域121可以理解为：二维区1222和第一区域121接触，二者之间无间隔。二维区1222邻近第一区域121可以理解为：二维区1222和第二区域121之间不接触，二者之间具有间隔空间。所述一维区1221内的光栅类型为一维光栅，所述二维区1222内的光栅类型为二维光栅。本申请通过在第二区域122中设置二维光栅和一维光栅，且将一维光栅设置在二维光栅中间，有利于调控耦出光线的强度，使整个画面均匀性更好。具体而言，在第二区域122中，邻近第一区域121的部分光线强度大于远离第一区域121的部分的光线强度。一维区1221设置在相邻的二维区1222之间，一方面，通过一维区1221中的一维光栅能够减弱一维区1221位置的光强，另一方面，一维区1221中的一维光栅能够约束光线传播方向，使光线集中传播至一维区出光侧(图40所示的一维区的右侧)的二维区中，这样可以将二维区的光强补强，因此，整体而言，能够保证第二区域122的耦出光线的强度均匀性。

图40所示的实施方式中，第二区域122包括三个二维区1222和两个一维区1221。每一个一维区1221包括第三子区域12211和第四子区域12212，所述第三子区域12211和所述第四子区域12212沿所述第二方向Y排列且分布在所述中轴线12L的两侧。所述二维区1222中的部分光栅的栅线方向和所述第三子区域12211中的光栅的栅线方向相同，所述二维区1222中的部分光栅的栅线方向和所述第四子区域12212中的光栅的栅线方向相同。

参阅图40，一种实施方式中，中轴线12L的延伸方向为第一方向X，耦入光栅11正对耦出光栅12的中心位置。本实施方式中，第三子区域12211和第四子区域12212可以具有相同的面积，且镜像分布在中轴线12L的两侧。

参阅图41，一种实施方式中，耦出光栅11正对耦出光栅12的角落位置，中轴线12L的延伸方向相对第一方向X倾斜，中轴线12L和第一方向X之间形成夹角。本实施方式中，第三子区域12211和第四子区域12212可以具有不同的面积。

参阅图42A，一种实施方式中，本申请提供的光波导10A中的波导基底19的顶面和底面均设置耦出光栅12，耦出光栅12的具体架构可以为图33-图41任意一种实施方式所述的耦出光栅。在波导基底19的厚度方向上，位于波导基底19顶面的耦出光栅12的第一区域121和位于波导基底19底面的耦出光栅12的第一区域121正对，位于波导基底19顶面的耦出光栅12的第二区域122和位于波导基底19底面的耦出光栅12的第二区域122正对。本方案通过在波导基底19的顶面和底面均设置耦出光栅，且，耦出光栅均通过第一区域实现约束光传播方向，能更有效地提升光传播效率，提高光均匀性。

其它实施方式中，光波导10A的耦出光栅12也可以只设置在波导基底19的单面，例如，图42A所示的实施方式中，波导基底19的底面不设置耦出光栅，只有波导基底19的顶面设置耦出光栅。

其它实施方式中，参阅图42B，在波导基底19的顶面设置图33-图41任意一种实施方式所述的耦出光栅12，在波导基底19的底面设置其它类型的耦出光栅12’，其它类型的耦出光栅12’和图33-图41任意一种实施方式所述的耦出光栅12中的第二区域122正对。

方案四：稀疏孔径耦出光栅

本申请提供的近眼显示设备(例如AR眼镜)允许使用者通过一个光学融合器来同时观察周围的真实镜像及虚拟信息。具体实施方式中，近眼显示设备通过波导结构执行此功能。如图42A所示，本申请一种实施方式提供的光波导10A包括耦入光栅11和耦出光栅12，耦入光栅11用于将光机20产生的各个视场的光线注入光波导10A，并在光波导10A传播，并由耦出光栅12将光线耦出光波导10A，以使光线进入人眼成像，产生虚拟图像信息。同时，近眼显示设备中的光波导10A允许周围景象通过光波导并进入人眼成像，从而实现使用者同时观察到真实景像及虚拟图像信息。

本申请一种具体实施方式提供的光波导10A作为AR显示方案时，存在辐辏冲突(VAC)问题，即单眼聚焦位置和双眼视差位置的冲突。辐辏冲突(VAC)现象产生的机理为：光波导一般只能产生一个虚拟的图像位置，人眼必须聚焦到该虚像处才能看到清晰的像，人眼和虚像位置之间的垂直距离为虚像距L1。同时，为了产生立体视觉，会通过双目视差来产生视差距，而视差距L2和显示的内容相关。L1≠L2时，将产生VAC问题，影响使用体验。

图43为本申请提供的光波导产生的虚像面上的虚拟图像对应的虚像距和视距差的三种不同的配置的示意图。参阅图43，在图43的a图(最左侧的图)中，虚像距L1和视差距L2相等，此时人眼感知距离和人眼聚焦距离相一致，使用者不会有不适感。在图43的b图(中间的图)中，虚拟图像所在的虚像距L1较远，人眼需要放松眼睛聚焦到远处才能看清楚虚像，但是，生成的视差距L2(由两个虚像对人眼的张角θ决定)较近，虚像张角θ较大，使用者会觉得虚拟图像在近处，此时就会产生VAC问题，使得使用者感到不适。在图43的c图(最右侧的图)中，虚拟图像所在的虚像距L1较近，人眼需要聚焦在近处才能看清虚拟图像，但是生成的视差距L2却较远，虚像张角θ较小，此时也会和使用者平时的用眼习惯相矛盾，导致VAC问题。

参阅图44，一种实施方式提供的近眼显示设备中，光机20出射光经过耦入光栅11进入光波导10A，并在光波导10A内进行全反射传播，经过中继光栅13进行转折，并通过耦出光栅12出射至人眼。光线经由耦出光栅12耦出的过程中，由于耦出光栅12为连续延伸的较大面积的光栅结构，导致耦出的光线为一个宽孔径的光束，耦出光线12耦出至人眼瞳孔处会充满整个瞳孔，耦出光线在人眼位置形成一定尺寸的眼动空间(EyeBox)EB，瞳孔和耦出光栅之间的间距为出瞳距(EyeRelief)LER，如图44所示，一种实施方式中，耦出光栅12的外轮廓呈矩形，耦出光线投射的眼动空间ER亦呈矩形，眼动空间ER的面积远大于眼睛，人眼瞳孔被耦出光线充满。

对于图44所示的光波导而言，从耦出光栅出射的光线进入人眼，在视网膜上成像，且光束会充满瞳孔。由于人眼的瞳孔尺寸在光亮环境下一般为2-4mm，因而人眼正确聚焦时，会在视网膜上成清晰的像，对于离焦的物体，经过瞳孔无法在视网膜上聚焦，而是形成弥散斑。图45为宽光束成像形成VAC现象的光路原理图，参阅图45，当人眼聚焦在深度A时，A经由人眼的瞳孔会正确聚焦在视网膜上，形成图像A’，而此时，距离人眼更近的深度B的物点，经由人眼瞳孔之后成像在视网膜的后方B’处，此时在视网膜上是成一定尺寸的弥散斑的，人眼无法对深度B的物点进行清晰成像。

本申请一种实施方式提供一种耦出光栅，耦出光栅耦出的光线为细光束阵列，可以理解为，每个光束的尺寸较小，进入瞳孔光束数量可以只有一束光，以至于光束不会充满瞳孔，一种实施方式中，光束的尺寸范围为：小于等于1.5mm。图46为细光束成像解决VAC问题的光路原理图，细光束进入人眼成像时，景深会变得很大，从而不论使用者聚焦在何处，即可使使用者观察不同视差的虚拟图像时，均能清晰的看到虚拟图像，而不用在意虚拟图像虚像距实际位于何处，从而解决光波导存在的虚像距是固定值的问题，消除VAC问题。参阅图46，当人眼聚焦到深度A时，A处物点发出的细光束经过人眼正好聚焦在视网膜上，形成清晰的物点A’。此时，距离人眼更近的深度B处的物点发出的细光束，经过瞳孔，同样不会充满瞳孔，之后经过人眼，由于离焦，会在视网膜上形成一弥散斑，但是由于细光束的孔径很小，形成的弥散斑尺寸也很小，因而人眼仍会清晰地看到B处的图像。

图47为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。参阅图47，本实施方式中，光波导10A包括波导基底19、耦入光栅11、中继光栅13和耦出光栅12。中继光栅13位于耦入光栅11和耦出光栅12之间，耦入光栅11接收光机投射的光线，并将光线耦入波导基底19内且在波导基底19内进行全反射传播。光线传播至中继光栅13时，通过中继光栅13的转折，使得光线投射至耦出光栅12位置。耦出光栅12将光线耦出且投射至人眼形成虚拟图像。本实施方式中，耦出光栅12包括多个子光栅125，多个子光栅125相互间隔排布。多个子光栅125呈多行多列的阵列排布，阵列排布具有相同的行间距和相同的列间距，即，任意两个邻近设置的所述子光栅125之间的间距均相等。图47所示的实施方式中，多个子光栅125构成的阵列排布架构包括60个子光栅125，排列为6行10列。每个子光栅15的外轮廓均相同，例如所有的子光栅125的外轮廓均为圆形。其它实施方式中，耦出光栅12中可以包括不同尺寸的子光栅125，或者，耦出光栅12中可包括不同形状的子光栅125，所述子光栅125的外轮廓形状可以为但不限于：圆形、三角形、正方形或六边形。图47中所示的耦出光栅12的整体的外轮廓呈矩形，可以理解的是，其它实施方式中，可以根据具体的设计需求设计不同形状的外轮廓的耦出光栅12。

相较图44所示的实施方式，图47所示的实施方式的核心区别在于：耦出光栅12不再是一个连续的光栅整体结构，而是被分成多个子光栅125，每个子光栅125均具有耦出光线并将光线投射至人眼的功能，但每个子光栅125投射出的光线均为细光束，细光束投射至人眼时，由于其尺寸小，不能充满瞳孔，细光束的尺寸可以为0.5mm-1.5mm。

图48为图47所示的光波导的耦出光栅的示意图。参阅图48，具体而言，每个子光栅125的最大径向尺寸D小于等于1.5mm。相邻的两个所述子光栅125的间距为L，3mm≦L≦5mm,相邻的两个所述子光栅125的间距指的是相邻的两个所述子光栅125的中心之间的距离。一种实施方式中，其中一个所述子光栅125为第一子光栅1251，所述第一子光栅1251与邻近所述第一子光栅1251的其它所述子光栅125之间均设有隔开区域125G，图48中，子光栅125之外的区域(即耦出光栅12中不属于子光栅的区域均为隔开区域)均为隔开区域125G。隔开区域125G中无光栅结构，隔开区域125G无法将光束耦出。第一子光栅1251的最大径向尺寸D小于等于1.5mm。可以理解的是，一种实施方式中，所有的子光栅125均可以为同一尺寸形态的第一子光栅1251。一种实施方式中，所有的子光栅125中，其它的子光栅的尺寸和形态可以与第一子光栅1251的尺寸和形态不同，但，其它子光栅的最大径向尺寸D均小于等于1.5mm。以保证所有的子光栅125均投影细光束。

一种实施方式中，第一子光栅1251的径向尺寸为D，0.5mm≦D≦1mm。本方案限定了第一子光栅1251的径向尺寸大于等于0.5mm，可以保证第一子光栅1251能够具有耦出光栅的功能，即可以将光波导内的光线耦出至人眼，本方案限定第一子光栅1251的径向尺寸小于等于1mm，可以保证第一子光栅1251投射出的光线为细光束，即使瞳孔尺寸受环境因素影响变小的情况下，第一子光栅1251投射至瞳孔的光束仍然是细光束，不能充满瞳孔。

针对应用在室外明亮场所的环境，由于人眼瞳孔受环境的影响，会变小，因此，一种实施方式中，子光栅125中的每一个所述子光栅125的径向尺寸范围较小，具体为：0.25mm≦D≦0.75mm。

针对应用在室内较阴暗的环境，由于人眼瞳孔受环境的影响，会变大，因此，一种实施方式中，子光栅125中的每一个所述子光栅125的径向尺寸范围较大，具体为：0.75mm≦D≦1.5mm。

一种具体实施方式中，相邻的两个所述子光栅125的间距的尺寸范围为：3.5mm≦L≦4.5mm。本实施方式所限定的相邻的两个所述子光栅125的间距的范围可以满足多种应用环境和不同的应用场景，更容易保证子光栅125所耦出的光线为细光束。

图49A和图49B为本申请一中种实施方式提供的两个子光栅125的具体的结构形态。参阅图49A，一种实施方式中，子光栅125内为二维光栅架构，各所述子光栅125包括按预设周期排布的光栅微结构1252，预设周期可以为200-500nm。光栅微结构1252的具体形状可以为但不限于：六边形、平行四边形、三角形、梯形等。在子光栅125内，因光栅微结构1252的设置，使得子光栅125能够将光波导内的光线耦出，并投射至人眼。两个子光栅125之间的区域为隔开区域125G，隔开区域125G中无光栅结构，因此，隔开区域125G位置无耦出光线，因此，本申请通过限制子光栅1252的尺寸和隔开区域125G的尺寸，就能够保证子光栅125耦出的光束为细光束，且能保证在同一时刻只有一束光进入人眼瞳孔成像，结合图46所示的成像原理，可以确定，本方案可以解决VAC问题。隔开区域125G的尺寸可以理解为：相邻的两个所述子光栅125的间距和一个子光栅直径的差值。

图49B所示的实施方式与图49A所示的实施方式的区别在于：子光栅125中的光栅类型不同。图49B所示的实施方式中，子光栅125内为一维光栅架构，类似地，子光栅125中具有周期排布的光栅微结构1252。

图50为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。图50所示的实施方式和图47所示的实施方式的区别在于耦出结构12中的子光栅125的排布方式不同。本实施方式中，多个子光栅125排列为多行，各行所述子光栅125的排列方向为第一方向X，多行所述子光栅125中的奇数行和偶数行在错位设置，第二方向Y垂直于第一方向X，在第二方向Y上，所述奇数行的所述子光栅125正对所述偶数行的相邻的两个所述子光栅125之间的所述隔开区域125G。如图50所示，耦出光栅12中的子光栅15排列为7行，第1、3、5、7行为奇数行，第2、4、6行为偶数行，在第二方向Y上，奇数行的子光栅125正对偶数行的相邻的两个子光栅125之间的隔开区域125G。奇数行的任意一个子光栅125与偶数行的相邻的两个子光栅125构成等边三角形。在子光栅125的阵列架构中，子光栅125排列呈多个正六边形架构，本方案也称为蜂窝状的阵列排布方案。与图47所示的实施方式提供的子光栅125的正交阵列排布方案相比，本实施方式提供的蜂窝状的阵列排布方案具有的好处为：本方案能保证眼动空间位置处各细光束的相对距离为恒定值，而正交阵列排布方案中各细光束间距在斜边方向略大于水平及竖直方向。对于本方案而言，当人眼在眼动空间内发生移动时，如眼睛转动或眼镜发生滑动时，不同的进入人眼瞳孔的细光束会发生变化，由于蜂窝状的排布方式中的各细光栅相对距离恒定，既然人眼相对眼动空间发生位移，进入人眼的光束能量能够保证相等，因此图像的变化也会更加平坦，能够提升近眼显示设备的使用体验感。

一种实施方式中，对于耦出光栅在光波导上的具体位置而言，多个子光栅125可以共面设置，即多个子光栅设置在波导基底的同一个表面上。一种实施方式中，参阅图51、图52和图53，图51为一种实施方式提供的光波导10A，在波导基底19的正反两面均设置光栅结构，即耦入光栅11、中继光栅13、耦出光栅12均成对设置在波导基底19的正面和反面。图51同时绘制出波导基底19正反两面的光栅结构，图52只绘制出波导基底19的正面的光栅结构，图53只绘制出波导基底19的反面的光栅结构。在波导基底19的厚度方向上，位于波导基底19的正面的耦出光栅12的各子光栅125和位于波导基底19的反面的耦出光栅12的各子光栅125一一对应设置，因此，图51中所示的正反两面的子光栅125为重合的关系。

参阅图54，一种实施方式中，相邻的两个所述子光栅125中的一个位于光波导的波导基底19的正面，相邻的两个所述子光栅125中的另一个位于所述波导基底19的反面，位于所述波导基底19的正面的所述子光栅125的中心为中心一125C1，位于所述波导基底的反面的所述子光栅的中心在所述波导基底的正面的垂直投影为中心二125C2，所述相邻的两个所述子光栅125的间距L为所述中心一125C1和所述中心二125C2之间的距离。

参阅图55，一种实施方式中，耦出光栅12中的子光栅125分布在波导基底19的不同的面上，图55中，圆内标有剖面线的子光栅125位于波导基底19的正面，圆内空白(未示剖面线)的子光栅125位于波导基底19的反面。

一种实施方式中，中继光栅和/或耦出光栅可以采用分区设计或渐变设计，例如，中继光栅靠近耦入光栅的区域的光栅高度较矮，远离耦入光栅的区域的光栅高度较高；耦出光栅靠近中继光栅的区域的光栅高度较矮，远离中继光栅的区域的没高度较高。参阅图56，在波导基底19的表面设置耦入光栅11、中继光栅13和耦出光栅12，中继光栅13的顶面(远离波导基底19的表面)呈斜面延伸，中继光栅13的左侧靠近耦入光栅11，右侧靠近耦出光栅12，中继光栅左侧的光栅高度较低，右侧的光栅高度较高，从中继光栅13的左侧至右侧，中继光栅13的光栅高度可以呈渐变增长的变化趋势。耦出光栅12包括第一子光栅区域126和第二子光栅区域127，所述第一子光栅区域126距离所述中继光栅12的距离小于所述第二子光栅区域127距离所述中继光栅13的距离，所述第一子光栅区域126中的所述子光栅的高度小于所述第二子光栅区域127中的所述子光栅的高度。耦出光栅12包括第一边缘1261和第二边缘1271，所述第一边缘1261为所述耦出光栅12邻近所述中继光栅13的边缘，所述第二边缘1271为所述耦出光栅12远离所述中继光栅13的边缘，从所述第一边缘1261向所述第二边缘1271的方向，耦出光栅12中的子光栅的高度呈渐变增长趋势。本方案提供的耦出光栅分区或渐变的设计有处于调节衍射效率，提升光均匀性。

一种实施方式中，每个子光栅内的光栅微结构具有相同的高度，或者具有相同的形态。在光波导中，耦入光栅、耦出光栅和中继光栅可以具有不同的光栅形貌。

一种实施方式中，参阅图57和图58，图58为图57所示的近眼显示设备中的控制单元和耦出光栅之间控制架构的示意图。本申请提供的近眼显示设备1000包括光机20、光波导10A、控制单元181、瞳孔检测件182和光栅调节件183。光机20用于投射光线至光波导10A。光波导10A包括耦入光栅11、中继光栅13和耦出光栅12。耦入光栅11接收光机20投射的光线，并将光线耦入光波导10A，光线在光波导10A内全反射传播，中继光栅13用于转折光线，以使光线投射至耦出光栅12。本实施方式中，耦出光栅12包括多个阵列排布的子光栅125。可以理解的是，多个子光栅125的排列方式可以为但不限于多行多列的阵列排列(类似图47所示的实施方式中多个子光栅的排列方式)、蜂窝状阵列排布(类似图50所示的实施方式中多个子光栅的排列方式)。

图59所示为图57和图58所示的实施方式中的一种具体的耦出光栅12的架构。参阅图59，各所述子光栅125的最大径向尺寸D小于等于1.5mm，相邻的两个所述子光栅的间距为L’，D≦L’≦4mm，L’指的是相邻的两个所述子光栅125的中心之间的距离。本方案设置的子光栅125的阵列排列为较密集的方式，相邻的子光栅125之间的距离可以为零，也就是说，子光栅可以一个挨着一个地相互接触的方式排列，相邻的子光栅125之间也可以设置间隙。本方案通过相邻的两个所述子光栅的间距为L’的排列方案，结合光栅调节件182实现开启部分子光栅，以使工作状态下的子光栅阵列中，相邻的工作状态的子光栅的中心之间的距离L的范围为：3mm≦L≦5mm。

一种实施方式中，所述瞳孔检测件182用于检测瞳孔的尺寸，具体而言，瞳孔检测件182的数量为两个，分别设置在近眼显示设备1000的左镜片10L和右镜片10R上，瞳孔检测件182邻近耦出光栅12设置，使得瞳孔检测件182可以更精确地检测瞳孔的尺寸。所述控制单元181用于接收所述瞳孔检测件182的信号。控制单元181还用于驱动所述光栅调节件183。光栅调节件183包括行控制器1831和列控制器1832，行控制器1831用于控制各行子光栅125对应的区域的开关，列控制器1832用于控制各列子光栅125对应的区域的开关。所述光栅调节件183用于控制所述耦出光栅12的部分行或部分列的开启或关闭，以使部分子光栅进入工作状态，且能够保证工作状态下的相邻的子光栅之间的间距L的范围为：3mm≦L≦5mm，以实现子光栅出射细光束，且进入瞳孔的细光束的数量为一个，从而解决VAC问题。

参阅图60，图60示意性地表达了一种工作状态的子光栅125分布。图60中显示的耦出光栅12的架构为：通过光栅调节件的行控制器和列控制器关闭了部分行及部分列的子光栅，关闭的部分行和部分列的子光栅未显示在图中，显示的子光栅125均为开启状态的，即工作状态的子光栅125。对于工作状态的子光栅125而言，各行中，相邻的子光栅125之间的间距为L；各列中，相邻的子光栅之间的间距为L。本方案采用可切换光学元件，通过控制子光栅的开关，使得工作状态的子光栅可以响应不同尺寸的瞳孔，例如，瞳孔尺寸变化的情况下，能够通过光栅调节件去调节工作状态的子光栅的间距，提高图像显示效率。本方案无需根据现实内容进行虚像距的切换，可以降低系统功耗。

方案五：具渐变折射率的镀膜光栅

本申请具体实施方式提供的光波导通过耦入光栅将光机产生的各个视场的光线注入光波导内，光线将在光波导内经由全反射传播，并由耦出光栅耦出光波导，进入人眼成像。同时，光波导允许周围景象通过光波导，并进入人眼成像，从而使得使用者可以同时观察到真实景像及虚拟信息(图像信息)。本申请提供的光波导可以应用于车载HUD、头戴式增强现实眼镜等。

一种实施方式中，耦入光栅通过衍射效应将光线耦入光波导，耦出光栅也可以通过衍射效应将光线耦出光波导。因此，如何提升耦入效率和耦出效率，以提升光波导的光学利用率为业界研究的方向。

一种实施方式中，可以通过光栅的折射率的变化实现提升衍射效率及光学利用率，例如，体全息光栅通过调配全息材料的配方，获得更高的平均折射率和折射率调制度，得到具有不同折射率分布的体全息光栅，但是通过改变全息材料获得理想的平均折射率和折射率调制度，得不到理想的效果，主要原因是受限于全息材料的特性。具体而言，全息材料通常由聚合物单体和惰性聚合物构成，这些材料的折射率较低(1.45-1.65)，导致材料的平均折射率也比较低。并且，由于光聚合的过程中聚合物单体和惰性聚合物不会完全分离，导致体全息材料制成的光栅结构的折射率调制度也较低(低于0.15)，因此，体全息光栅无法获得理想的平均折射率和折射率调制度。

一种实施方式中，本申请通过提供一种光波导，通过对光波导的光栅结构设计，具体为将光栅结构一个周期的结构设计为沿光栅结构矢量方向层叠设置的具有不同的折射率的层结构，通过光栅结构的一个周期中具有不同折射率的设计，实现光栅结构折射率变化，来提升光波导的衍射效率和光学利用率。

参阅图61，一种实施方式中，光波导10A包括波导基底19和形成在波导基底19上的光栅结构14。图61示意性地表达了波导基底19和光栅结构14之间的一种具体的位置关系和结构组成部分，并不代表光波导10A的具体结构形态。图61所示的实施方式中，光栅结构14突出在波导基底19的表面，波导基底19呈平板状，波导基底19的表面可以呈平面状。光栅结构14可以为耦入光栅，也可以为耦出光栅或中继光栅。光线经过光栅结构14耦入光波导10A，且能够在波导基底19中进行全反射传播。波导基底19为具有较高折射率的材料，例如波导基底19的折射率在1.38-2.6之间。波导基底19的材料可以包括金属氧化物。波导基底19的材料可以为：MgF2、TiO2、氮化硅、氮化镓、高折树脂材料中的任意一种，波导基底19的材料也可以为混合材料，混合材料包括上述材料中的两种或多种的混合。波导基底19可以为单层结构，波导基底19也可以为多层结构，例如每一层材料不同，构成的复合层结构。

所述光栅结构14包括多个芯结构141和膜结构142，所述膜结构142的折射率和所述芯结构141的折射率不同，多个芯结构141沿所述光栅结构14的矢量方向依次间隔排列，图61中光栅结构的矢量方向为从左向右的方向。相邻的芯结构141之间间隔预设的距离，此预设的距离范围内用于设置膜结构142。沿所述光栅结构14的矢量方向，芯结构141的两侧均用于设置膜结构142。如图61所示，排列在最左侧的芯结构141的左侧具有膜结构142，排列在最右侧的芯结构141的右侧也具有膜结构142。其它实施方式中，膜结构142可以只设置在相邻的芯结构141之间，即排列在最左侧的芯结构141的左侧及排列在最右侧的芯结构142的右侧均不设置膜结构。

图61所示的实施方式中，相邻的芯结构141之间的区域内被膜结构142填满，也就是说，相邻的芯结构141之间的区域内没有任何间隙(或间隔空间，没有空气存在于光栅结构14的内部)。本实施方式中，光栅结构14在其矢量方向上是连续延伸无缝隙的结构，这样的结构设计，使得光栅结构14的内部没有任何空气，有利于保证光栅结构14的衍射效率，也有利于保证光栅结构14的不受环境因素影响，例如空气中灰尘、水气等会影响光栅结构14的功能及寿命。

图62为图61中部分光栅结构14和部分波导基底19的分解示意图，通过将芯结构141和膜结构142分离，可以方便标示芯结构141和膜结构142的详细的结构特征。结合参阅图61和图62，各芯结构141包括连接端1412、自由端1413和侧面1411，连接端1412连接至波导基底19，自由端1413和连接端1412在芯结构141的高度方向上相对设置，芯结构141的高度方向可以理解为垂直于波导基底19的表面的方向。侧面1411连接在连接端1412和自由端1412之间。膜结构142包括膜主体1421，第一端部1422和第二端部1423，膜主体1421包覆芯结构141的侧面1411，也可以理解为，膜主体1421贴合在侧面1411上，膜主体1421和侧面1411接触且结合为一体。第一端部1422和第二端部1423分别位于膜主体1421的两端，第一端部1422连接波导基底19。一种实施方式中，第二端部1423的端面和芯结构141的自由端1413的端面共面，所有芯结构141的自由端1411和膜结构142的所述第二端部1423共同构成光栅结构14的端面143。

本方案通过光栅结构14的芯结构141和膜结构142的折射率不同来提升衍射效率和光学利用率。通过芯结构141的自由端1411和膜结构142的第二端部1423共同构成光栅结构14的端面，使得光栅结构14的衍射效率更好，光栅结构14只有在其矢量方向上具有折射率不同的芯结构和膜结构，在光栅结构14的高度方向上，由于在光栅结构14的端面位置，芯结构141的自由端1411和膜结构142的第二端部1423均外露状态，即光栅高度方向上芯结构141的外部未被膜结构142包覆，光栅结构14的衍射效率可以得到保证。假若芯结构的自由端被膜结构包覆，包覆在芯结构自由端的部分膜结构会产生光栅结构高度方向上的衍射效果，但是，光栅结构高度方向上的衍射由于与光栅结构的矢量方向不同，会对光栅结构矢量方向上的衍射形成负面影响，即会降低光栅结构的衍射效率。

图63所示为光栅结构14的端面143的示意图，参阅图63，光栅结构14的端面143为由芯结构141的自由端1413的端面和膜结构142的第二端部1423的端面所构成的间隔排列的条纹状架构。结合参阅图61和图63，光栅结构14的端面143为平面状架构。

一种实施方式中，在相邻的所述芯结构之间，所述膜结构包括至少三层膜层，至少三层所述膜层层叠设置在相邻的所述芯结构的所述侧面之间，至少三层所述膜层具有不同的折射率，沿所述光栅结构的矢量方向，至少三层所述膜层的折射率呈正弦分布的渐变趋势。

如图61和图62所示，相邻的芯结构141之间具有三层膜结构142，具体而言，这三层膜结构142分别为第一膜层142A、第二膜层142B和第三膜层142C，沿光栅结构14的矢量方向，第一膜层142A、第二膜层142B和第三膜层142C层叠设置在相邻的芯结构141的侧面1411之间。第一膜层142A和第三膜层142C分别结合在相邻芯结构141的侧面1411上，第一膜层142A和第三膜层142C均和芯结构141的侧面1411直接接触连接，第二膜层142B位于第一膜层142A和第三膜层142C之间。

第一膜层142A、第二膜层142B和第三膜层142C具有不同的折射率。光栅结构14的矢量方向可以理解为相邻的两个芯结构141中的一个芯结构141的侧面1411朝向另一个芯结构141的侧面1411的方向。第一膜层142A的折射率、第二膜层142B的折射率、第三膜层142C的折射率呈正弦分布可以理解为：这三个折射率的变化趋势可以为从大至小再至大的变化，或者可以为从小至大再至小的变化。芯结构141和膜结构142之间具有折射率差，膜结构142的内部，相邻的膜层之间亦具有折射率差。

一种实施方式中，第一膜层142A的折射率和第三膜层142C的折射率均大于第二膜层142B的折射率，第一膜层142A的折射率和第三膜层142C的折射率可以相等，此实施方式中，芯结构141的折射率大于第一膜层142A的折射率，芯结构141的折射率大于第三膜层142C的折射率。本实施方式中，各部分结构的折射率范围可以为但不限于如下描述：芯结构141的折射率范围可以为1.38-2.6，第一膜层142A和第三膜层142C的折射率范围可以为1.38-2.6，第二膜层142B的折射率范围可以为1.0-2.6。

另一种实施方式中，第一膜层142A的折射率和第三膜层142C的折射率均小于第二膜层142B的折射率，第一膜层142A的折射率和第三膜层142C的折射率可以相等，此实施方式中，芯结构141的折射率小于第一膜层142A的折射率，芯结构141的折射率小于第三膜层142C的折射率。本实施方式中，各部分结构的折射率范围可以为但不限于如下描述：芯结构141的折射率范围可以为1.0-2.6，第一膜层142A和第三膜层142C的折射率范围可以为1.38-2.6，第二膜层142B的折射率范围可以为1.38-2.6。

图64为对比正弦渐变折射率分布的光栅结构和单独芯结构的光栅结构的入射角和衍射效率对应关系的曲线示意图，其中，单独芯结构的光栅结构指的是光栅结构的折射率为单一的设计，在一个光栅结构的周期内，光有一个单独的芯结构，而且芯结构的折射率是固定值；正弦渐变折射率分布的光栅结构指的是光栅结构的一个周期内包括芯结构和膜结构，芯结构和膜结构折射率不同，从而产生正弦渐变折射率分布。参阅图64，可以看出，在所需的入射角度处，(如图64中入射角度为0度附近，可以根据需要设定到其他入射角度处)，正弦渐变折射率光栅可以具有更高的衍射效率及更窄的半高全宽，可以满足特定角度入射效率的调制需求，从而提高整个系统的光效。

一种实施方式中，在相邻的所述芯结构之间，所述至少三层膜层具有不同的厚度，厚度最大的所述膜层邻接所述芯结构，且所述芯结构的厚度大于厚度最大的所述膜层的厚度，如图61所示的实施方式中，第一膜层142A和第三膜层142C的厚度相同，二者可以通过同一道镀膜工艺制作在芯结构141的侧面上，从制作角度而言，具有亦于实现，节约工时的优势。第二膜层142B的厚度与第一膜层142A的厚度不相等，图61所示的具体实施方式中，第二膜层142B的厚度小于第一膜层142A的厚度。

一种实施方式中，芯结构141的厚度也可以小于厚度最小的膜结构142中的膜层的厚度，厚度最小的所述膜层邻接所述芯结构141。第二膜层142B的厚度也可以大于第一膜层142A的厚度。

图65为本申请一种实施方式提供的光波导的部分光栅结构和部分波导基底的分解示意图。参阅图65，芯结构141的厚度小于第一膜层142A的厚度，芯结构141的厚度也小于第三膜层142C的厚度，第一膜层142A的厚度和第三膜层142C的厚度可以相等，第二膜层142B为膜结构142中厚度最大的一层。

本申请提供的光栅结构14的覆盖在芯结构141的侧面1411上的膜结构142的厚度可以从数埃至数纳米。一个芯结构141和相邻的芯结构141之间的膜结构142构成一个光栅周期。

参阅图61，在相邻的芯结构141之间的一个周期内，膜结构142的层数为寄数层，例如，膜结构142的层数为三层、五层、七层等。位于中间位置的一层为中间层，其余层可以对称分布在中间层的两侧，例如，第一膜层142A和第三膜层142C对称分布在第二膜层142B的两侧，这里所述的对称分布可以理解为物理尺寸上的对称及折射率方面的对称。物理尺寸上的对称布置有利于实现制作难度低，易保证良率的优势，折射率方面的对称有利于实现衍射效率和对应的入射角的精确的控制。

一种实施方式中，相邻的芯结构141之间的部分膜结构142呈无缝隙结构。可以理解为，相邻的芯结构141之间的空间被膜结构142填满，没有留下任何空隙。如图61所示，第一膜层142A和第三膜层142C贴覆在芯结构141的侧面1411上，第二膜层142B的两侧分别与第一膜层142A和第三膜层142C直接连接。

本申请提供的光栅结构14中的芯结构141可以为闪耀光栅或者倾斜光栅。芯结构141内任意位置的折射率均相同，芯结构141可以通过纳米压印工艺或刻蚀工艺制作在所述波导基底19上。膜结构142通过镀膜工艺形成，具体而言，可以通过两次或多次镀膜制程制作出多层膜结构，例如图61所示的实施方式中，共使用了两次镀膜制程，第一膜层142A和第三膜层142C通过第一次镀膜制程制作，第二膜层142B通过第二次镀膜制程制作。膜结构142也可以通过原子层沉积(ALD)、浸润提拉、旋涂等其它工艺制作。

一种实施方式中，膜结构142的其中一层膜层通过将膜结构142中的一个膜层细分为两种不同折射率的第一子膜和第二子膜，以得到目标折射率方案。参阅图66，以第二膜层142B的制作过程为例，第二膜层142的目标折射率为N，但是直接制作一层膜层，得到精确的折射率为N的膜层从工艺层面较难实现，影响制作的因素可能包括材料的选择、膜层厚度控制等等。一种实施方式，第二膜层142B包括一一对应交替间隔排布的多层第一子膜142B1和多层第二子膜142B2，所述第一子膜142B1的折射率为N1，所述第二子膜142B2的折射率为N2，所述多层第一子膜142B1和所述多层第二子膜142B2构成的所述第二膜层142B的折射率为N，N1<N<N2。第一子膜142B1和第二子膜142B2的材料可以不同，厚度也可以不同。第一子膜142B1和第二子膜142B2可是通过同样的制程工艺实现，这两个膜层的制作过程简单易行，容易控制各自的折射率，最终得到的第二膜层142B的折射率N可以满足设计需求。

图61所示的光波导10A的制作方法，结合图67和图68，具体描述如下。

参阅图67，在波导基底19上制作芯结构141。一种实施方式中，如图67中上面的图示，芯结构141突出于波导基底19的表面，另一种实施方式中，如图67中下面的图示，芯结构141内嵌于波导基底19中，也就是说，芯结构141形成在波导基底19的内凹部分。可以通过刻蚀工艺在波导基底19上制作芯结构141，通过刻蚀工艺制作的芯结构141，可以获得的芯结构141的折射率范围可以为1.38-2.6，例如芯结构141的材料为MgF2时，其折射率可以为1.38，芯结构141的材料为TiO2时，其折射率可以为2.6。也可以通过纳米压印技术在波导基底19上制作芯结构141，可以获得光栅芯层的折射率范围约为1.4-2.6。

如图67所示，一种具体实施方式中，光栅结构14的光栅周期p的范围为200-800nm，光栅高度h的范围为5-3000nm，光栅倾角θ的范围约为0-60°。一个典型的实施例中，周期p＝400nm，光栅高度h＝600nm，光栅倾角θ为55°，光栅芯层的宽度p0＝130nm。

参阅图68，图68中从上至下分别为a图、b图和c图，用这三个图表达在图67所示的结构的基础上完成光栅结构制作的三个步骤。

如图68中的a图所示，制作好芯结构141后，使用镀膜工艺制作膜结构，先在芯结构141的表面制作形成膜层I，膜层I包覆在芯结构141的外围，将芯结构141罩设在波导基底19上，此状态下，芯结构141的侧面1411、自由端1413均被膜层I覆盖。膜层I的厚度p1可以为70nm。在相邻的芯结构141之间的区域内，膜层I之间形成缝隙g。膜层I的折射率可以为1.38-2.6。

如图68中的b图所示，制作好膜层I后，制作膜层II，膜层II的制作方法可以与膜层I的制作方法相同，例如，均通过镀膜工艺制作。膜层II完全包覆膜层I，且膜层I所形成的缝隙g中也被膜层II填充。膜层II制作好后，在光栅结构的高度方向上，芯结构141的自由端1413的上方依次层叠膜层I和膜层II。膜层II的折射率可以为1.38-2.6。膜层I的厚度p2可以为65nm。

如图68中的c图所示，制作好膜层Ii后，通过化学机械抛光(CMP)等工艺将光栅结构的表面的膜结构打磨平整，使得芯结构141的自由端1413外露。经过打磨的工艺，使得膜结构142形成不完全包覆芯结构141的状态，膜结构142形成了膜主体和分别位于膜主体两端的第一端部和第二端部，第二端部和芯结构141的自由端1413共面，所有所述芯结构的所述自由端和所述膜结构的所述第二端部共同构成所述光栅结构的端面。

一种实施方式中，当芯结构的折射率选为1.9时，膜结构中的膜层I的折射率选为2.1，膜层II的折射率选为2.3时，可以获得平均折射率n＝2.1，折射率调制度Δn＝0.4，此方案获得的光栅结构具有衍射效率高的优势。

参阅图69，一种实施方式中，可以在芯结构141的基础上，镀制折射率渐变膜层的膜结构142，可以获得较好的角度、波长选择特性。其中，在波导基底19上，通过刻蚀工艺或者纳米压印工艺来获得高折射率SRG光栅结构(即芯结构141)，SRG光栅结构(即芯结构141)的折射率可以达到2.0甚至更高，比如使用TiO2作为波导基底19，通过刻蚀工艺获得的SRG光栅(即芯结构141)折射率最高可以达到2.6。然后通过多层镀膜工艺形成膜结构142，可以逐渐渐变折射率，每层镀膜的厚度可以为数埃至数纳米，最低折射率可以为空气层，则Δn最大可以达到1.6。芯结构141具有较高折射率(例如：折射率范围为1.38-2.6之间)时，两个芯结构141之间具有多层材料构成的膜结构142，膜结构142的折射率的分布为正弦变化，如图69中的正弦曲线所示：折射率逐渐变低之后再逐渐变高，折射率渐变的膜结构142的最低折射率可以达到1.38，最高可以达到2.6。当芯结构141的折射率较低(例如：折射率范围为1.38-2.6之间)时，两个芯结构141之间折射率变化仍为正弦分布，折射率会逐渐变高之后再逐渐变低。本方案能够获得好处在于：可以极大提高光栅平均折射率及折射率调制度，平均折射率可以达到2.0以上，Δn最大可以达到1.0以上，能够扩大参数范围，为后续光波导设计提供了合适的优化空间。

类似地，其它实施方式中，如果使用低折材料制作芯结构141，然后使用高折材料来进行膜结构142的加工，可以获得类似的折射率变化仍为正弦分布的光栅结构。

参阅图70，一种实施方式中，相邻的芯结构141之间的膜结构142的中间位置具有膜间隙144。间隙144中可以为空气，空气的折射率为1。本实施方式中，芯结构141的折射率大于膜结构142的折射率，膜结构142的折射率大于1.38，这样在相邻的芯结构141之间，光栅结构的折射率呈正弦分布的渐变趋势。本实施方式中，膜结构142可以通过一次镀膜的方式形成在芯结构141表面。

图71所示为本申请一种实施方式提供的光波导的立体示意图，示意性地表达了波导基底19的表面设置的光栅结构，图71只是示意性地表示耦出光栅11、中继光栅13及耦出光栅12设置在波导基底19上，并不限定耦出光栅11、中继光栅13及耦出光栅12的具体结构和位置关系，以及三者与波导基底19之间的连接关系、位置关系等等。图71所示的实施方式中，耦出光栅12分布在波导基底19的两侧，即在波导基底19的顶面和底面均设有耦出光栅12，位于波导基底19顶面的耦出光栅12的光栅倾角和位于波导基底19底面的耦出光栅12的光栅倾角可以不同，这样耦出光栅12可以对不同方向的光线发生衍射，以使更多的光线被耦出波导基底19，提升衍射效率。

图72所示为本申请一种实施方式提供的光波导的平面示意图。参阅图72，一种实施方式中，耦入光栅11包括第一耦入结构11A和第二耦入结构11B，所述第一耦入结构11A和所述第二耦入结构11B相对设置且分别位于所述波导基底19的顶面和底面，所述第一耦入结构11A和所述第二耦入结构11B具有不同的光栅倾角。第一耦入结构11A和第二耦入结构11B可以对不同方向的光线发生衍射，以使更多的光线被耦入波导基底19，即，第一耦入结构11A和第二耦入结构11B结合以实现大角度范围内的高衍射效率。

第一耦入结构11A和第二耦入结构11B可以为不同的光栅结构、可以具有不同的光栅高度、光栅占空比等光栅参数。第一耦入结构11A和第二耦入结构11B可以采用图61或图69或图70所示的实施方式提供的光栅结构。第一耦入结构11A和第二耦入结构11B可以具有不同的光栅芯层(即芯结构可以不同)。第一耦入结构11A和第二耦入结构11B可以具有不同的膜结构(即光栅镀膜层)，也可以具有相同的膜结构(即光栅镀膜层)。

第一耦入结构11A的芯结构的折射率可以高于所述第二耦入结构11B的芯结构的折射率，所述第一耦入结构11A的膜结构的折射率可以高于所述第二耦入结构11B的膜结构的折射率。一种具体的实施方式中，第一耦入结构11A具有较高折射率的芯结构(例如芯结构的折射率范围为：1.9-2.3)，并且第一耦入结构11A的膜结构的折射率也为高折射率材料，例如膜结构的折射率范围为：2.1-2.6。第一耦入结构11A能够对[-20°,10°]角度范围内的光线响应。第二耦入结构11B采用较低折射率的芯结构(例如芯结构的折射率范围为：1.5-1.9)，并且第二耦入结构11B的膜结构的折射率范围为：1.7-2.1。第二耦入结构11B能够对[10°,20°]角度范围内的光线响应。第一耦入结构11A和第二耦入结构11B同时作用，能够实现对[-20°,20°]入射角度范围内的光线的响应。

图72所示的实施方式中，耦出光栅12也具有分布在波导基底19的顶面和底面的光栅结构，一种实施方式中，耦出光栅12和耦入光栅11均采用图61或图69或图70所示的实施方式提供的光栅结构。耦出光栅12的膜结构可以与耦入光栅11的膜结构不同，例如材料不同、折射率不同、厚度不同等等。

一种情况下，使用图72所示的实施方式，能够实现较窄的角带宽，可以使光波导满足特定的设计需求。具体而言，对于耦出光栅12而言，一块光栅区域只需要对特定方向光进行调制作用时，即耦出特定方向的光至人眼，因此，此种情况下，需要角带宽更窄。在特定的角度上能够获得更高的衍射效率。如图72所示，人眼看到耦出光栅12的左侧投射的光线(耦出光栅12左侧三条虚线示意性地表达耦出光栅12左侧投射的光线)，只需要耦出光栅12的左侧部分区域将光线耦出，因此，这部分耦出光栅需要对该出射角度具有高的衍射效率即可，对这部分光栅所需的衍射效率的角带宽就比较窄。类似地，对于中间部分的光线(耦出光栅12中间位置三条实线示意地表达耦出光栅12中间位置投射的光线)，对耦出光栅中间区域的衍射效率，也是需要较窄的角带宽，获得较高的衍射效率。对于耦出光栅右侧的光线(耦出光栅12右侧位置三条点划线示意地表达耦出光栅12中间位置投射的光线)，同样需要针对耦出光栅右侧耦出的光线具有较窄带宽，获得较高的衍射效率。

图73所示为本申请一种实施方式提供的光波导的平面示意图。图73所示的实施方式中，中继光栅13位于耦入光栅11和耦出光栅12之间，中继光栅13分布在波导基底19的顶面和底面，图73中显示了分布在顶面和底面的中继光栅13，顶面的中继光栅13和底面的中继光栅13可以具有相同的结构形态，不同的光栅倾角，顶面的中继光栅13和底面的中继光栅13可以构成以中轴线12L为中心的对称分布架构，中轴线12L可以理解为耦入光栅11的中心和耦出光栅12的中心之间的连线。

如图73所示，一种实施方式中，耦出光栅12采用图61或图69或图70所示的实施方式提供的光栅结构。耦出光栅12包括第一区12A和第二区12B，所述第一区12A相较所述第二区12B距离所述耦入光栅11更近，所述第一区12A中的所述耦出光栅14的芯结构和膜结构之间的折射率差为第一值，所述第二区12B中的所述耦出光栅12的芯结构和膜结构之间的折射率差为第二值，所述第一值小于所述第二值。图73中用矩形虚线框表示第一区12A和第二区12B，图73中的两个矩形虚线框只是示意性地表达第一区12A和第二区12B的位置关系，并不代表第一区12A和第二区12B的具体的外轮廓的结构形态和尺寸。第一区12A和第二区12B可以邻接，即二者边界接触，或称为共用边界。第一区12A和第二区12B之间也可以像图73所示的间隔设置，即二者之间通过其它部分的耦出光栅隔开。

参阅图73和图74，一种实施方式中，中继光栅13包括第一中继结构13C和第二中继结构13D，所述第一中继结构13C和所述第二中继结构13D分别设置在所述波导基底19的顶面和底面，所述第一中继结构13C和所述第二中继结构13D可以具有不同的矢量方向。通过第一中继结构13C和第二中继结构13D具有不同的矢量方向的设置，能够使得更多的光进入耦入光栅12，提升光利用率。

一种实施方式中，对于中继光栅13而言，不同位置的膜结构具有不同的镀膜参数，镀膜参数可以为但不限于：折射率、厚度、密度等等。

如图74所示，一种实施方式中，中继光栅13采用图61或图69或图70所示的实施方式提供的光栅结构。中继光栅13包括第三区13A和第四区13B，所述第三区13A相较所述第四区13B距离所述耦入光栅11更近，所述第三区13A中的所述中继光栅13的所述芯结构和所述膜结构之间的折射率差为第三值，所述第四区13B中的所述中继光栅13的所述芯结构和所述膜结构之间的折射率差为第四值，所述第三值小于所述第四值。本实施方式中，耦出光栅12也可以为图73所示的耦出光栅12的架构，即耦出光栅12也可以包括第一区12A和第二区12B，所述第一区12A中的所述耦出光栅14的芯结构和膜结构之间的折射率差为第一值，所述第二区12B中的所述耦出光栅12的芯结构和膜结构之间的折射率差为第二值，所述第一值小于所述第二值。本方案中，中继光栅13第四区13B中的芯结构和膜结构之间的折射率差(即第四值)小于第一值。

一种具体的实施方式中，在第三区13A中，中继光栅13的芯结构的折射率为2.4，膜结构的折射率为1.9，第三值(即第三区13A中的中继光栅13的所述芯结构和所述膜结构之间的折射率差)为0.5。在第四区13B中，中继光栅13的芯结构的折射率为2.4，膜结构的折射率为1.5，第四值(即第四区13B中的所述中继光栅13的所述芯结构和所述膜结构之间的折射率差)为0.9。第三区13A中的光栅效率较第四区13B中的光栅效率低。

一种实施方式中，沿着中继光栅13的矢量方向，芯结构和膜结构之间的折射率差呈渐变的趋势，折射率差逐渐增大，中继光栅的折射率也是逐渐增大。

概括而言，本申请为了获得均匀的亮度分布，光波导需要衍射效率不断提高，例如沿着耦入光栅向耦出光栅延伸的方向，衍射效率需要具有增加的趋势。为了实现衍射效率的逐渐提高，本申请可以通过逐渐提高折射率差值，提高光栅的衍射率，折射率的提高也有助于提高光栅的衍射效率。

图71、图72、图73和图74所示的实施方式中的耦出光栅11、中继光栅13及耦出光栅12中的至少部分均可以包括图61或图69或图70所示的实施方式提供的光栅结构。

本申请一种实施方式提供的光波导作为光线传播的媒介应用在近眼显示设备中，光波导包括波导基底和形成在波导基底上的耦入光栅和耦出光栅，耦入光栅将光机传送的光线耦入光波导后，光线需要能够在波导基底中进行全反射传播。为了实现较大的视场角，需要提升波导基底的折射率，因此，若要得到较好的视场角及光学效果的图像，波导基底需要具有较高的折射率。对于波导基底而言，折射率越大，重量越大，但是较大的重量会影响近眼显示设备佩戴的舒适性。对于光波导的设计而言，如何减重为重要的研发方向。

一种实施方式中，本申请使用低折射率的介质层和形成在介质层顶面和底面的光栅结构共同构成波导基底，通过形成在介质层顶面和底面的光栅结构对光线进行全反射传播。这里所述的光栅结构不是耦入光栅，也不是耦出光栅和中继光栅，其功能只是实现光线在波导基底中全反射传播。低折射率的介质层具有轻量化的优势，低折射率的介质层和形成在介质层顶面和底面的光栅结构所形成的波导基底的整体的重量也可以控制在较小的范围内。

方案六：体全息光栅构成全反射传播

图75为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。参阅图75，一种实施方式提供的光波导包括耦入区10Ai、耦出区10Ao和光线传播区10Ap。耦入区10Ai设有耦入光栅11，耦入光栅11用于接收光机20发射的入射光线，可以理解为，光机20发射的光线入射至耦入光栅11上形成入射光线。所述入射光线进入所述光波导10A后在所述光线传播区10Ap中全反射。耦出光栅12用于耦出光线，使得光线投影至人眼，形成虚拟图像。

图75所示的实施方式中，光波导10A的波导基底为低折射率的材料，在光线传播区10Ap内，所述光波导10A包括介质层194和位于介质层194两侧的第一光栅层19A和第二光栅层19B，具体而言，第一光栅层19A和第二光栅层19B分别形成在介质层194的顶面和底面。本实施方式通过分布在介质层194的两侧的第一光栅层19A和第二光栅层19B实现光线在光线传播区10Ap的全反射传播，而单独的介质层194是无法实现光线的全反射传播的。介质层194的折射率小于等于1.5，本方案通过对介质层194的折射率的范围的约束，能够保证介质层194具有密度低重量轻的优势，有利于实现光波导10A的轻量化设计。本方案通过限定所述第一光栅层和所述第二光栅层中的至少一个具有不同周期，使得所述第一光栅层和所述第二光栅层中的至少一个即可以透射环境光，又可以全反射光波导内部传输的光线。

一种具体的实施方式中，介质层194的材料为低折材料，例如玻璃或树指，介质层194的厚度为可以为：大于等于0.1mm且小于等于1mm，具体而言，介质层194的厚度及折射率的设置可以与近眼显示设备中的光机的出瞳大小和FOV大小相匹配。介质层194也可以为空气。

一种实施方式中，光波导10A中的波导基底均由介质层194构成，即，耦入区10Ai中用于承载耦入光栅11的部分波导基底、耦出区10Ao用于承载耦出光栅12的部分波导基底与光线传播区10Ap中的介质层194为一体式的结构，材料相同，折射率相同，可以通过同一道制作工艺加工形成。

一种实施方式中，入射光线的带宽小于等于5nm。入射光线可以为激光光源。本实施方式通过限定入射光线的带宽范围，使得光机20发射至耦入光栅11上的光线为窄带宽光源，有利于保证光波导10A投影至人眼形成的虚像的图像质量。

本申请提供的光机20投射至耦入光栅11的入射光线为较窄波长带宽的入射光线，具体指的是针对光机进入耦入光栅的光线，限定入射波长带宽，其目的是为了保证对环境的观测产生较小的影响。假设入射光线波长带宽为1nm(532nm～533nm)，第一光栅层19A和第二光栅层19B针对该波长设计，对其他波长如520nm等正常透过，不影响环境的观测。但假设入射光线的波长带宽较宽，例如为20nm(520～540nm)，环境光打到第一光栅层19A和第二光栅层19B上时会发生衍射，也就是说外界环境假设我们观察的是白画面，那在520～540nm波段的外界环境光有部分光就被衍射走了，透过率相比于其他波段的透过率低了，就影响了颜色的配比，也就是颜色失真了，从而影响观察外界环境。

对于本申请提供的光波导，光机20投射至耦入光栅11上的入射光线，经过耦入光栅11衍射后角度与入射光线的角度分开，需要在介质体194中传送，在光线传播区10Ap中进行全反射传播。对于近眼显示设备而言，一种实施方式中，耦入光栅11的周期满足条件为：λ/d>2*sin(FOVx)，sin(FOVx)+λ/d<n_base*sin(75°)，其中，λ为入射至所述耦入光栅的入射光线的波长，d为耦入光栅的周期，FOVx为入射至所述耦入光栅的入射光线的水平方向的最大入射角度，n_base指的是所述耦入光栅11对应的波导基底的折射率，图75所示的实施方式中，可以理解为：耦入光栅11所对应的波导基底为耦入光栅11下方的部分介质层和部分第二光栅层，即n_base为耦入光栅11所对应的波导基底为耦入光栅11下方的部分介质层和部分第二光栅层的折射率。

图76所示为本申请一种实施方式提供的光波导的光栅周期的K空间示意图。参阅图76，n＝1的折射率在K空间所围成虚线圆圈为能够在介质n＝1中传播的角度范围，同样能够在波导基底中传播的角度范围即为n＝n_base围成的实线圆圈，光机出射的光的角度范围可以描述为K空间图中的方框区域，经耦入光栅11耦入后，角度发生改变，在K空间中的表现为方框发生平移，平移的距离与入射波长和耦入光栅周期相关，等于λ/d，平移后角度范围不能发生相交(若角度范围发生相交，会造成角度的混叠，从而产生鬼像)，也不能超出n_base的圆圈(若超出n_base的圆圈，光线会无法在介质n_base中进行传播)，因此耦入光栅的光栅周期需要满足条件：λ/d>2*sin(FOVx)，sin(FOVx)+λ/d<n_base*sin(75°)。

一种实施方式中，光波导10A上的耦出光栅、中继光栅(若光波导包括位于耦入光栅和耦出光栅之间的中继光栅)的周期也需要满足前述耦入光栅的光栅周期需要满足的条件。

图77所示为本申请一种实施方式提供的光波导的光栅周期的K空间示意图。参阅图77，耦入光栅11、中继光栅13和耦出光栅12的周期方向和大小需要形成闭合的K空间，满足此条件，可以保证光波导投射的虚拟图像不会产生畸变，即能够保证图像的真实性，提升光波导的图像显示效果。

基于图77所示的K空间示意图，一种实施方式中，如图78所示，本申请提供的光波导10A包括耦入光栅11、中继光栅13和耦出光栅12，在光路传输的方向上，所述中继光栅13位于耦入区10Ai和耦出区10Ao之间，所述光线传播区10Ap中的第一光栅层19A和第二光栅层19B位于所述耦入光栅11和所述耦出光栅12之间，且所述光线传播区10Ap中的第一光栅层19A和第二光栅层19B包围所述中继光栅13。即中继光栅13的位置不需要设置第一光栅层19A和第二光栅层19B。图78中，耦入光栅11、中继光栅13和耦出光栅12外围的剖面线表示第一光栅层19A和第二光栅层19B，也可以表示光线传输区10Ap。本实施方式中，耦出光栅12可以为一维光栅。图78所示的实施方式中，耦入光栅11、耦出光栅12、中继光栅13可以为不同类型的光栅；耦入光栅11、耦出光栅12、中继光栅13中的任何一个与第一光栅层19A和第二光栅层19B均可以为相同类型的光栅，例如，可以为体全息光栅；耦入光栅11、耦出光栅12、中继光栅13、第一光栅层19A和第二光栅层19B均可以为体全息光栅。

一种实施方式中上，如图79所示，耦出光栅12可以为二维光栅，所述光线传输区10Ap位于所述耦入光栅11和所述耦出光栅13之间，所述第一光栅层19A和所述第二光栅层19B填充所述耦入光栅11和所述耦出光栅12之间的所有区域，可以理解为，本实施方式提供的光波导10A不具有中继光栅，耦入光栅11耦入的光线，经过所述第一光栅层19A和所述第二光栅层19B的全反射传播至耦出光栅12处。图79中，耦入光栅11和耦出光栅12外围的剖面线表示第一光栅层19A和第二光栅层19B，也可以表示光线传输区10Ap。图78所示的实施方式中，耦入光栅11、耦出光栅12、中继光栅13可以为不同类型的光栅；耦入光栅11、耦出光栅12中的任何一个与第一光栅层19A和第二光栅层19B均可以为相同类型的光栅，例如，可以为体全息光栅；耦入光栅11、耦出光栅12、第一光栅层19A和第二光栅层19B均可以为体全息光栅。

图78和图79中，虽然第一光栅层19A和第二光栅层19B为分布在介质层两侧的，但由于图78和图79表示各光栅结构之间的位置关系，并不区分各光栅结构在光波导厚度方向上位于介质层的顶面还是底面。

确定光机20出射的入射光线的FOV角度范围和耦入光栅11的光栅周期后，就可以得到经耦入后的传播角度范围θ1～θ2，需经第一光栅层19A和第二光栅层19B发生衍射向前传播，相应角度对应的第一光栅层19A和第二光栅层19B中作用的周期为λ/(2*n_base*sin(θ))。假设入射光线的FOV范围为-15～15°，入射波长532nm，介质层194的折射率为n＝1.3,根据上述计算方法耦入光栅11的周期范围为533.7nm～1.028um，假设耦入光栅11周期设定为600nm，则相应的衍射的角度为28.9°～61.8°，对应的第一光栅层19A和第二光栅层19B的周期为233.2nm～423.4nm。入射光线的FOV范围越大，在耦入光栅11的周期和介质层194的折射率保持不变的情况下，衍射角度的上限越大，则第一光栅层19A和第二光栅层19B的周期的下限就越小。

概括而言，一种具体的实施方式中，光机20投射至耦入光栅11上的入射光线的FOV范围越大，所述第一光栅层19A和所述第二光栅层19B中的至少一个所具有的周期数量越多。一种具体的实施方式中，光机20投射至耦入光栅11上的入射光线的FOV范围越大，在所述耦入光栅11周期和介质层194的折射率保持不变的情况下，衍射角度的上限越大，所述第一光栅层19A和所述第二光栅层19B中的至少一个所具有的周期的数量的下限就越小。

第一光栅层19A和第二光栅层19B为体全息光栅的情况下，本申请使用复用体全息光栅的方式实现即对光波导内的光线进行全反射传播，又能透射环境光。此种情况下，第一光栅层19A和第二光栅层19B的光栅周期的数量则取决于所需的角度分辨率，假设所需角度分辨率为18PPD(pixel per degree)，入射角度范围为-15～15°，则需要的光栅周期数量为18*30＝540个，所需角度分辨率越高，入射FOV范围越大，需要的光栅周期数量越多。目前的FOV较小的12°，PPD所需最低18PPD，则第一光栅层19A和第二光栅层19B的周期数目至少大于216个。

图75所示的实施方式中，第一光栅层19A和第二光栅层19B中的至少一个具有不同的周期。若第一光栅层19A和第二光栅层19B均为单一的周期，且二者周期相同，二者工作于相同的反射衍射级次，导致观察外界的环境光透过率较低，也就是说，使用者能看到耦出光栅投射出的虚拟图像，便是不能清楚地看到近眼显示设备外界的环境。本申请通过限制第一光栅层19A和第二光栅层19B中的至少一个具有不同的周期，一方面能够对多个视场角的入射光进行全反射传播，使得更多的光线能量进入耦出光栅，可以提升衍射效率；另一方面，能够保证环境光的透过率，使得使用者不但能清楚地看到耦出光栅投射的虚拟图像，还能清楚地看到近眼显示设备外界的环境。

一种实施方式中，第一光栅层19A和第二光栅层19B均具有不同的周期。本方案通过限定第一光栅层和第二光栅层均具有不同的周期，能够提升光波导的透光性。

具体而言，第一光栅层19A和第二光栅层19B均为体全息光栅。本方案通过复用不同周期的体全息光栅，使得光线传播区10Ap即能够对进入光波导的入射光线进行全反射，还能对环境光具有较好的透过率。而且相对其它光栅类型(例如闪耀光栅、倾斜光栅)，休全息光栅具有轻薄的优势。因此本方案有利于光波导10A的轻量化的设计。

一种实施方式中，如图75所示，介质层194为平板状结构，形成在介质层194的顶面和底面的所有的光栅结构均可以为体全息光栅，这里所述的所有的光栅结构包括耦入光栅11、耦出光栅12、第一光栅层19A和第二光栅层19B。

具体而言，第一光栅层19A和第二光栅层19B中的一个所具有的周期的数量取决于光波导10A所需的角度分辨率和光机20的入射光线的FOV的大小。周期是光栅结构的重要特征，不同周期对应的是不同的布拉格角度，也就是不同的入射角度。因此，具有不同的周期的光栅结构的衍射效率高于只有一种周期的光栅结构的衍射效率，而且具有不同周期的光栅结构即可以对光波导内的光线进行全反射，又可以透射环境光。

一种实施方式中，第一光栅层19A和第二光栅层19B的周期范围为：大于等于100nm且小于等于700nm。对于复用体全息光栅的方案形成的第一光栅层19A和第二光栅层19B而言，其周期是和入射角度相对应的，通过限定大于等于100nm且小于等于700nm的光栅周期范围可以在保证入射角度的前提下，获得较高的衍射效率。

一种实施方式中，第一光栅层19A的材料的体积收缩率范围和第二光栅层19B的材料的体积收缩率范围为：小于等于0.1％。本方案通过较小的体积收缩率的光栅结构，可以减小第一光栅层19A和第二光栅层19B的横向和纵向的变化率，从而减小周期、厚度和倾角的变化，保证第一光栅层19A和第二光栅层19B的设计和实际作用的角度和效率没有较大偏差。

图75所示的实施方式中，耦入光栅11、第一光栅结构195和耦出光栅12位于介质层194的顶面，在介质层194的底面为第二光栅层19B，具体而言，第二光栅层19B不只覆盖光线传播区10Ap的介质层194，还覆盖耦入区10Ai和耦出区10Ao的介质层，以使得介质层194的底面的一侧的光波导10A的表面具有较好的平面度。在介质层194的顶面的一侧，耦入光栅11背离介质层的表面、第一光栅层19A背离介质层194的表面和耦出光栅12背离介质层194的表面可以形成共面架构，以使得介质层194的顶面的一侧的光波导10A的表面具有较好的平面度。

一种实施方式中，光波导10A还包括第一保护层151和第二保护层152，第一保护层151位于第一光栅层19A背离介质层194的一侧，第一保护层151覆盖在第一光栅层19A、耦入光栅11和耦出光栅12的表面，第一保护层151用于保护第一光栅层19A、耦入光栅11和耦出光栅12，使得第一光栅层19A、耦入光栅11和耦出光栅12免受外界粉尘、空气或水气的侵蚀。第二保护层152覆盖在第二光栅层19B的表面，用于保护第二光栅层19B，使得第二光栅层19B免受外界粉尘、空气或水气的侵蚀，从而有利于保证光波导的衍射效率及光学性能。

本申请具体实施方式提供的光波导，在其光线传输区10Ap中，利用第一光栅层和第二光栅层全反射传播耦入进来的图像同时保证整体光波导的环境光的透过率，保证人眼能够正常观察外界环境。一种具体的方案中，第一光栅层和第二光栅层膜厚可以为：＞20um。第一光栅层和第二光栅层配合的入射光线的带宽＜5nm(即窄带宽的入射光线)，实现对耦入的光线的全反射传播。第一光栅层和第二光栅层的制作过程可以通过多次曝光获得，以使第一光栅层和第二光栅层具有多个周期，以实现即能全反射传播入射光线，又能提升环境光的透过率。

图80所示为单光栅衍射效率示意图，图80中，横轴代表入射角度，纵轴代表衍射效率，通过图80，可以看到本申请可以获得一个在角度空间上在很小的角度范围内具有很高衍射效率的体全息光栅。复用体全息光栅是多个周期的光栅曝光在同一层中形成的，图80所示的单光栅衍射效率，其中单光栅指的是其中某个周期的一个光栅。基于本申请提供的复用体全息光栅架构，针对每一个周期的光栅都可以使其针对特定角度进行高效率的衍射。

通过计算模拟保证不同角度的反射衍射效率，具体地，可通过目标函数MF＝sum((DE_s-1)2+(DE_p-1)2)+sum(DE_t^2)，式中DE_s和DE_p分别代表目标角度的s偏振光和p偏振光入射到第一光栅层19A和第二光栅层19B后的反射衍射效率，1是我们需要的效率目标值，即全反射向前传播，DE_t为其他角度打到第一光栅层19A和第二光栅层19B的衍射效率，将该目标函数最小作为优化光栅结构的目标，这个目标代表着我们期望得到波导反射向前传播图像的同时保证环境光的透过率。

通过模拟退火算法或者是基因算法等全局优化算法进行优化，得到具体的第一光栅层19A和第二光栅层19B的参数值和优化后的效果。以衍射角度范围(25～45)为例，目标优化效果如图81和图82所示。

图81所示为波长带宽的示意图，图81中，横轴代表入射波长，纵轴代表衍射效率，通过图81可以看到：优化后的复用体全息光栅仅对很窄带宽的波长范围具有高衍射效率，对其余波段均是高效率透过，不影响观察外界环境。

图82所示为角度带宽的示意图，图82中，横轴代表入射到复用体全息光栅上的入射角度，纵轴代表衍射效率，通过图82可以看到：仅在应用的角度范围内，本申请提供的复用体全息光栅具有高效率的衍射特性，同样保证了全反射传播所需角度的同时，对其他外界环境角度均高效率透射。

以三个视场为例(不同视场用不同颜色的线条所表示)，曝光示意图如图83所示。光线传播区10Ap上的第一光栅层19A和第二光栅层19B需要将打到该区域的光衍射后保持原本的方向和角度继续向前传播，根据第一光栅层19A和第二光栅层19B的复用特性，需要曝光多个不同的光栅针对不同视场的入射光作用。曝光的角度为入射光来的方向以及需要的衍射方向，两个方向曝光形成的光栅即为针对该入射光方向的，进行多次曝光后形成的第一光栅层19A和第二光栅层19B即可针对波导内的多个视场进行衍射至所需的衍射方向，使之经过该区域全反射后向前传播至耦出光栅处，正常耦出至人眼。

在制作第一光栅层19A和第二光栅层19B的过程中，多次曝光的制作流程，参阅图83，第一次曝光是以角度1进行曝光，第二次曝光是以角度2进行曝光，第三次曝光是以角度3进行曝光，以此类推，制作第一光栅层19A和第二光栅层19B的过程中可以进行多次曝光。多次曝光的过程中，曝光角度可以依次增大，如图83所示，角度1＜角度2＜角度3。

参阅图84，一种实施方式中，在耦入区10Ai，耦入光栅11分布在介质层194的两侧，能够提升入射光线的耦入效率。一种实施方式中，位于介质层194的顶面的耦入光栅11和位于介质层底面的耦入光栅11可以具有不同的倾角，这样可以使得耦入光栅11能够耦入更大角度范围的入射光线。一种实施方式中，在耦出区10Ao,耦出光栅12分布在介质层194的两侧，能够提升入射光线的耦出能量，使得更多的光线耦出至人眼，获得较佳的图像质量。一种实施方式中，位于介质层194的顶面的耦出光栅12和位于介质层底面的耦入光栅12可以具有不同的倾角，这样可以使得耦出光栅12能够耦出更大角度范围的光线。

参阅图85和图86，一种实施方式中，光波导10A包括功能区10AA和边缘区10AE，功能区10AA为执行光波导10A的对入射光线的衍射、全反射传播及耦出光线的功能。边缘区10AE包围功能区10AA，边缘区10AE可以透射环境光，边缘区10AE和功能区10AA拼接共同形成近眼显示设备的镜片的形态。边缘区10AE位置不需要配置第一光栅层和第二光栅层。本方案提供的光波导通过功能区和边缘区的结合，边缘区可以为较轻的材质，有利于实现光波导的轻量化。

具体而言，所述边缘区10AE的折射率小于所述功能区10AA的折射率，或者，所述边缘区10AE的材料和所述功能区10AA的材料不同。边缘区10AE可以为低折射率材料，或密度低的材料，这样有利于近眼显示设备整体的轻量化设计。

图85所示的实施方式中，功能区10AA中包括耦入光栅11、中继光栅13、耦出光栅12和光线传播区10Ap中的第一光栅层195和第二光栅层196，本实施方式中，耦入光栅11和中继光栅13之间的区域，及中继光栅13和耦出光栅12之间的区域为光线传播区10Ap。图86所示的实施方式中，功能区10AA中包括耦入光栅11、耦出光栅12和光线传播区10Ap中的第一光栅层195和第二光栅层196，本实施方式中，耦入光栅11和耦出光栅12之间的区域为光线传播区10Ap。

图75所示的实施方式提供的光波导10A可以为单层单面光栅的光波导结构，即，光波导只有一层介质层，且耦入光栅和耦出光栅只设置在介质层的一面。图84所示的实施方式提供的光波导10A可以为单层双面光栅的光波导结构，即，光波导只有一层介质层，且耦入光栅和耦出光栅只设置在介质层的两面。

其它实施方式中，本申请提供的光波导也可以为多层单面架构，或多层双面架构。“多层”指的是光波导具有两层或两层以上的层叠设置的介质层。“多层单面架构”指的是光波导具有两层或两层以上的介质层，且每层介质层只有一面设置光栅结构。“多层双面架构”指的是光波导具有两层或两层以上的介质层，且每层介质层的两面均设置光栅结构。其它实施方式中，光波导的层数可以为两层，例如其中一层传送红色光和蓝色光，另一层传送蓝色光和绿色光。其它实施方式中，光波导的层数也可以为三层，例如这三层分别传送红色光、蓝色光和绿色光。本方案限定了光波导的单层架构或三层架构，在任意一种架构下，均可以使用第一光栅层和第二光栅层作为光线传播区的全反射传播的媒介，本方案具有灵活性好的优势。

图87示意性地表达了一种三层单面的光波导架构。参阅图87，光波导10A包括三层介质层194，这三层介质层194层叠设置。每层介质层194的顶面和底面设置的光栅结构相同。其它实施方式中，不同层的介质层的顶面或底面所设置的光栅结构也可以不同。图87所示的实施方式中，每一层介质层194及其顶面和底面的耦入光栅11、耦出光栅12、第一光栅层195A、第二光栅层195B所构成的架构与图75所示的光波导架构相同。最上层的介质层194与耦入光栅11用于耦入红色入射光线R，中间一层的介质层194与耦入光栅11用于耦入绿色入射光线G，最下层的介质层194和耦入光栅11用于耦入蓝色入射光线B。三层架构的所有的耦出光栅12均将耦出光线投射至人眼，以使人眼看到彩色的虚拟图像。

对于图87所示的实施方式而言，由于每一层架构传送的光线的颜色不同，而且每一层只传送一种颜色的光线，第一光栅层195和第二光栅层196为体全息光栅的情况下，在制作第一光栅层195和第二光栅层196时，每一层的周期数量可以少于图75所示的实施方式中的第一光栅层195和第二光栅层196的周期数量。因此本实施方式可以降低每一层架构的第一光栅层195和第二光栅层196的曝光次数，降低了工艺难度。

方案七：增透层

本申请一种实施方式提供的光波导为衍射光波导，衍射光波导就是利用光栅的衍射特性来设计“光路”，让光在设计好的路径上传播，将微投影系统(例如近眼显示设备中的光机)发出的光导入人眼。衍射光栅为具有周期性结构的光学元件，是衍射光波导最为核心的部分。根据光栅类型的不同，又可以将衍射光波导分为两类：表面浮雕光栅波导和体全息光栅波导。

全息材料制作的全息光栅具有多种好处，如角度选择性、波长选择性及高的衍射效率。光在体全息光栅波导中的传播过程与表面浮雕光栅波导基本相同。不同之处在于，体全息光栅不是通过“雕刻”，而是通过两束相干光形成的明暗相间的干涉条纹来对基板上的光感应薄膜进行曝光，进而在分子层面形成具有折射率差的周期性空间分布。

增强现实(AR)技术是备受关注的人机交互技术。近眼显示设备中的镜片上的光波导可以采用体全息材料制作光栅结构，以获得较高的衍射效率。参阅图88，一种实施方式提供的光波导10A包括波导基底19和形成在波导基底19的表面的光栅层197，光栅层197为体全息材料，光栅层197用于制作光栅结构，例如耦入光栅11和耦出光栅12。波导基底19可以为高折射率材料，用于在制作光栅层197的过程中承载光栅层197，还用于光线的全反射传播。具体而言，入射光线经耦入光栅11进入波导基底19，并在波导基底19内全反射传播，且传播至耦出光栅12时，由耦出光栅12耦出至人眼。光波导10A还用于环境光的透射，人眼通过光波导10A不只要看到耦出光栅12耦出的虚拟图像，还要看到外界的环境。

在体全息材料中，扩大不同组分折射率差异是获得高折射率调制度的关键。但是，根据“相似相容”原理，高的折射率差异意味着低的物质相容性，使不同组分间容易发生微区团聚，形成大的聚合物颗粒，从而易发生光散射，导致低的稳定性、高的雾度。体全息材料的雾度严重影响外界视窗的清晰度和观感。图88所示的实施方式中，由于光栅层197为体全息材料且覆盖在波导基底19的表面，耦入光栅11和耦出光栅12的位置为体全息材料制作的光栅结构，除耦入光栅11和耦出光栅12之外的光栅层197的其它区域为体全息材料覆盖在波导基底上，这部分体全息材料及耦入光栅11和耦出光栅12位置处的体全息材料均容易产生高雾度的问题。

本申请一种实施方式提供一种光波导结构，通过改变体全息材料的内部结构或内部组分的排列方式，能够降低体全息材料的雾度。

参阅图89，一种实施方式提供的光波导10A包括波导基底19和增透层16，增透层16形成在波导基底19的表面，增透层16包括体全息材料。具体而言，增透层16为光栅层197的至少部分，光栅层197为设置在波导基底19的表面用于制作光栅结构(例如耦入光栅11和耦出光栅12)的层结构，光栅层197材料为体全息材料，可以理解的是，形成在波导基底19上的光栅结构(例如耦入光栅11和耦出光栅12)为体全息光栅。图89所示的实施方式中，增透层16位于耦入光栅11和耦出光栅12之间，增透层16不具有衍射光线的功能，只具有透射光线的功能，而且通过增透层16的内部结构可以解决其内部不同组分之间发生微区团聚，形成大的聚合物颗粒，从而易发生光散射，导致低的稳定性、高的雾度的问题。

图90为图89中I部分的放大示意图，通过图90可以清楚地看到增透层16的内部结构的设置方案。如图90所示，增透层16包括折射率不同的高折射率相区161和低折射率相区162，高折射率相区161和低折射率相区162层叠设置在述波导基底19的表面，高折射率相区161和低折射率相区162为互相分离的不同区域，高折射率相区161的折射率范围为：1.5-2.0，低折射率相区162的折射率范围为1.1-1.5，高折射率相区161中的组分和低折射率相区162组分不同。组分不同可以理解为材料类型不同，相同组分的材料之间不会发生微区团聚，无法形成大的聚合物颗粒，从而可以使得光波导具有低的雾度，提高光波导的透光性。

本方案通过将增透层16内部结构形成相间分布的高折射率相区161和低折射率相区162，而且高折射率相区161和低折射率相区162的组分不同。可以理解为，在增透层16内相同组分的材料聚集在一个相区内，例如，高折射率相区161中的组分为高分子聚合物和纳米粒子，而低折射率相区162中的组分为单体所形成的高分子聚合物，即次高分子聚合物。这样高分子化合物和次高分子化合物分开，而不是混杂在一起，不容易形成微区团聚现象。

一种实施方式中，如图90所示，高折射率相区161的数量为多个，低折射率相区162的数量也为多个，从个高折射率相区和多个低折射率相区沿垂直于波导基底19表面的方向相间分布。相间分布可以理解为ABABAB的排列方式。低折射率相区162层叠设置在相邻的高折射率相区161之间，或高折射率相区162层叠设置在相邻的低折射率相区161之间。图90所示的实施方式中，高折射率相区161和低折射率相区162的数量均为三个，在波导基底19的表面上，三个高折射率相区161分别位于第一、第三、第五层，三个低折射率相区162分别位于第二、第四、第六层。

其它实施方式中，高折射率相区161和低折射率相区162的数量可以均为一个，高折射率相区161层叠设置在低折射率相区162和波导基底19之间，或，低折射率相区162层叠设置在高折射率相区161和波导基底19之间。高折射率相区161和低折射率相区162的数量也可以均为两个、四个或更多个。

本申请提供的光波导中，增透层的材料为体全息材料。一种实施方式中，体全息材料的主体为高分子聚合物材料，所述高分子聚合物材料的主要元素组成包括：C、H、O、N、S、P中的一种或几种或全部。

一种实施方式中，体全息材料还包括纳米粒子，纳米粒子的直径为：1nm～50nm。一种实施方式中，至少部分所述纳米粒子分布在所述高折射率相区，分布在所述高折射率相区的所述纳米粒子为二氧化钛、二氧化锆、硫化锌、碳量子点中的一种或几种或全部。一种实施方式中，至少部分所述纳米粒子分布在所述低折射率相区，分布在所述低折射率相区的所述纳米粒子为二氧化硅、氟化镁中的一种或全部。所述纳米粒子的体积分数含量为0～60％。本方案通过限制纳米粒子的体积分数来控制高折射率区和低折射率相区的形成以及二者的折射率，且解决光波导雾度的问题。具体而言，纳米粒子不能太多，太多会造成纳米粒子自身团聚，雾度增加；纳米粒子也不能太少，太少会减少不同相区之间的折射率差异。

高折射率相区和低折射率相区为依次层叠相间分布在波导基底19的表面的层结构，层结构沿垂直于波导基底的表面方向上的尺寸为层结构的厚度。一种实施方式中，所述高折射率相区所形成的层结构的厚度和所述低折射率相区所形成的层结构的厚度相同。一种实施方式中，所述高折射率相区所形成的层结构的厚度和所述低折射率相区所形成的层结构的厚度也可以不同。

一种实施方式中，每个高折射率相区的厚度范围为100nm～1000nm。每个低折射率相区的厚度范围也可以为100nm～1000nm。例如，各所述高折射率相区的厚度或各所述低折射率相区的厚度为：200nm。本方案通过厚度范围的限制来控制增透层能够透过光的波长范围，不同厚度的增透膜对应不同的波长范围。

图89所示的实施方式中，在波导基底19的表面，只有非光栅区19S的位置(图中示意性地标示在耦入光栅11和耦出光栅12之间的区域)的体全息材料为增透层16，而耦入光栅11和耦出光栅12位置处，只是利用体全息材料制作形成的衍射光栅架构，并不具有增透层的架构。图89所示的实施方式能降低非光栅区19S位置的雾度，提升光均匀性和环境光线的透过率。

其它实施方式中，也可以在光栅结构所在的位置设置增透层结构，也就是说，光栅结构的位置即具有衍射光栅的结构也具有增透层结构，衍射光栅结构的光栅矢量方向及周期的设置为了满足衍射光学性能，例如耦入光栅位置处的光栅矢量方向及周期的设置为了满足将入射光线耦入波导基底中，耦出光栅位置处的光栅矢量方向及周期的设置为了满足将光线耦出至人眼。若光波导具有中继光栅，中继光栅位置处也可以同时具备增透层的架构。

参阅图91，一种实施方式中，光波导10A的增透层16形成在非光栅区19S和耦出光栅12所在的位置。在非光栅区19S中的增透层与图89所示的实施方式中的增透层16的结构相同。图92为图91中的耦出光栅12位置的放大示意图。参阅图92，在耦出光栅12的位置处，增透层16和耦出光栅12形成共体结构17，共体结构17包括沿耦出光栅12的矢量方向排列的光栅微结构，共体结构17还包括沿光波导10A的法线方向相间分布的高折射率相区161和低折射率相区162。本方案通过在耦出光栅12的位置处设置增透层16，能够提升耦出光栅12的透光率，耦出光栅12不仅能将光波导10A中的光线耦出至人眼，还能透过环境光，本方案提供的光波导的耦出光栅12的位置具有较好的透光性。

图92所示的实施方式中，增透层16设置在耦出光栅12的所有的区域，即，增透层16和耦出光栅12具有相同的外轮廓。

参阅图91和图92，所述耦出光栅12与所述波导基底19的连接的面为所述耦出光栅12的耦出底面12S1，所述耦出光栅12背离所述波导基底19的面为所述耦出光栅12的耦出顶面12S2，和所述耦出光栅12形成所述共体结构17的部分所述增透层16形成在所述耦出底面12S1和所述耦出顶面12S2之间。通过复用全息技术在耦出光栅12的位置制作增透层16。本方案限定了耦出光栅和增透层形成共体结构的具体的架构，本方案不需要在耦出光栅之外的区域增加体全息材料，而是基于耦出光栅本身进行双光束曝光得到增透层结构，能够保证或尽量不影响耦出光栅的衍射效率。若在耦出顶面之外增加材料制作增透层，增加的材料部分会影响耦出光栅的衍射效率。

其它实施方式中，增透层16也可以只设置在耦出光栅12中的部分区域。例如：如图93所示，增透层16的左边缘位于耦出光栅12的内部，增透层16的左侧有部分耦出光栅12的位置并没有设置增透层16。增透层16的右边缘与耦出光栅12的右边缘重合。

参阅图94，一种实施方式中，光波导10A中的增透层16只设置在耦出光栅12所在的位置，增透层16和耦出光栅12构成共体结构，而在非光栅区19S并不设置增透层。本方案主要是针对耦出光栅12的位置提高环境光的透光性。小面积的制作增透层，有利于在获得需要的光波导的方案下，节约制作成本。

图95为形成增透层与光栅结构构成的共体结构的具体的制作方法的示意图。其中包括第一种制作方法M1和第二种制作方法M2,图95中上方矩形框内的示意图为第一种制作方法M1，图95中下方矩形框内的示意图为第二种制作方法M2。参阅图95，对于增透层16和光栅结构(例如耦出光栅12、耦入光栅或中继光栅)形成共体结构17的方案而言，光栅结构(以耦出光栅12为例)为体全息材料形成在波导基底的表面，通过双光束曝光工艺形成增透层16和光栅结构(以耦出光栅12为例)。

制作增透层16的双光束曝光工艺中的双光束之间的夹角为第一角度θ1，具体而言，两个光束与增透层16之间的夹角为第一角度θ1的二分之一，即两个光束对称分布在增透层16的两侧，两个光束构成的夹角的角平分线OC平行于波导基底的表面(或增透层所在的平面)，这样，双光束曝光就会形成与波导基底层叠设置的增透层的高折射率相区和低折射率相区。

制作光栅结构的双光束曝光工艺中的双光束的夹角为第二角度θ2。以耦出光栅12为例，在曝光形成耦出光栅12的过程中，双光束中的两个光束形成的夹角的角平分线OC与波导基底的表面形成夹角，这样曝光后形成具有衍射功能的耦出光栅12。可以理解的是，根据不同的光栅类型，调节双光束和波导基底的表面之间的夹角，调节角平分线OC和波导基底之间的夹角，可以制作出不同类型的光栅结构。

第一角度θ1和第二角度θ2可以不同。

图95所示的图示中，将制作增透层16的双光束曝光步骤和制作耦出光栅12的双光束曝光步骤分开表示，具体的制作过程中，这两个步骤的顺序可以调换，也就是说，可以先曝光形成增透层16，再在此基础上曝光形成耦出光栅12；也可以先曝光形成耦出光栅12，再在此基础上曝光形成增透层16。本方案只需要调整双光束曝光的角度，借用一套设备即可以在同一个区域中实现增透层16和光栅结构(以耦出光栅12为例)的共体结构，具有制作工艺简单，制作成本低的优势。

本申请提供一种光波导的制作方法，用于制作前述具有增透层的光波导。

参阅图96，一种实施方式中，光波导的制作方法包括如下步骤：

提供基板，此基板为光波导的波导基底，例如基板可以为玻璃材料。一种实施方式中，基板的折射率需要满足能够实现光线在其中的全反射传播，基板还需要具有透光性，以透过环境光。

在基板的表面设置材料层，材料层包括体全息材料。通过涂布的方式在所述基板的表面设置所述材料层，例如，所述涂布方式包括旋涂、提拉浸涂、喷涂、凹版涂布、反向辊涂、刀辊涂层、计量棒涂布、槽模涂布、浸渍、幕帘涂层、气刀涂层中的任一种。

对具有材料层的基板进行前处理。前处理的步骤包括：25～100℃高温处理、低压处理、避光处理、室温放置处理。具体而言，材料层的材料配方中含有溶剂，前处理需要除去溶剂，有些溶剂沸点高，因此，需要低压处理。低压具体可以理解为低于1个大气压。

执行双光束曝光工艺，使得所述材料层形成具有高折射率相区和低折射率相区相间分布的结构。

固化成型，以使所述材料层被调制为所述波导基底上的增透层。固化成型的步骤包括高温固化成型和光照固化成型，所述高温固化成型的温度为40～150℃，所述光照固化成型的光强为0.1～5000mW cm-2，所述光照固化成型的波长范围为254nm～1000nm，用于所述光照固化成型的光的类型包括UVA、UVB、UVC、可见光、红外光波段中和任一种。

本申请通过在基板上涂布材料层，并限定材料层为体全息材料，通过双光束曝光工艺将材料层调制为具有高折射率相区和低折射率相区的增透层，以实现降低光波导雾度，提升光均匀性及透光率。

一种实施方式中，材料层包括高分子聚合物、单体、光引发体系、溶剂，所述高分子聚合物为含有C、H、O、N的分子量大于1000的聚合物，所述单体包括丙烯酸酯类、丙烯酰胺类、含巯基化合物、烯丙基类、乙烯基类化合物中的至少一种，所述光引发体系用于吸收激光能量，且形成活性物质，以使所述活性物质与所述单体反应，将所述单体转化为次高分子聚合物。

一种实施方式中，所述高分子聚合物包括聚醚、聚醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯-丙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酯多元醇、醋酸纤维素、聚乙烯醇中的至少一种。

所述丙烯酸酯类化合物包括聚乙二醇丙烯酸酯、3-羟丙基丙烯酸酯、五溴苯基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯、含硫丙烯酸酯、含苯丙烯酸酯、含苄基丙烯酸酯、含联苯丙烯酸酯、和季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种以及其对应的甲基丙烯酸酯类似物；

所述丙烯酰胺类化合物包括甲基醇丙烯酰胺、N-苄基甲基丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少一种，所述含巯基化合物包括丙硫醇、双(3-巯基丙酸)乙二醇、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)和四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯中的至少一种；

所述烯丙基类化合物包括烯丙基脲、烯丙基乙醚、烯丙基苯基醚、1-烯丙基哌嗪和三烯丙基异氰脲酸酯中的至少一种；

所述乙烯基类化合物包括N-乙烯基咔唑、N-乙烯基咪唑、二溴-N-乙烯基咔唑、三溴-N-乙烯基咔唑、四溴-N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯中的至少一种。

图97为本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法的过程中，材料层进行双光束曝光过程中，各组分的变化示意图。参阅图97，材料层在进行双光束曝光之前，如图97中的左图，材料层中包括高分子聚合物、单体和纳米粒子，高分子聚合物和单体随机排布，纳米粒子分散在高分子聚合物和单体之间。一种实施方式中，双光束曝光工艺的光源包括两束扩束的相干激光，所述两束扩束的相干激光相互干涉形成光强呈正弦波分布，以在所述材料层上形成高光强区和低光强区，所述高光强区所述光引发体系吸收的能量多于所述低光强区所述光引发体系吸收的能量，以使得所述高光强区的所述活性物质多于所述低光强区的所述活性物质，以使所述高分子聚合物和所述次高分子聚合物分离，参阅图97中的中间的图示，高分子聚合物和纳米粒子按箭头指示的方向移动。这样，就会形成所述高折射率相区与所述低折射率相区相间分布架构，如图97中的右图所示，高分子聚合物和单体相分离，形成折射率为n1的高折射率相区和折射率为n2的低折射率相区；或者形成折射率为n1的低折射率相区和折射率为n2的高折射率相区。

一种实施方式中，双光束曝光工艺中的双光束之间的夹角为第一角度，第一角度范围以为：10度-180度，例如，双光束之间的夹角为120度。本方案限制双光束曝光工艺中的双光束之间的夹角范围，可以得到高折射率相区和低折射率相区相平行且层叠设置的架构，增透层的矢量方向可以理解为高折射率相区和低折射率相区的层叠方向，也可以为垂直于波导基底表面的方向。

一种实施方式中，光波导的制作方法还包括通过双光束曝光工艺制作光栅结构，通过夹角为第二角度的双光束进行曝光，形成所述光栅结构，第二角度和第一角度不同，以形成不同的矢量方向。所述光栅结构和至少部分所述增透层可以位于所述基底上的同一位置。光栅结构可以为光波导的耦入光栅、耦出光栅或中继光栅。光栅结构的类型为体全息光栅。

本申请提供的光波导通过基于休全息材料制作增透层，增透层的结构为高低折射率相间分布的材料，其中，高低折射率相区由体全息材料填充，高折射率组分填充至高折射率相区，低折射率组分填充至低折射率相区。本申请能够在提高体全息材料折射率调制度的同时，降低了体全息材料的雾度，提高了光波导的光学性能，可以将透过率提升至98％以上。由于体全息材料中的高低折射率组分发生相分离，且各自成相区，避免了组分间的相互接触、抑制聚合物颗粒形成，最终使体全息材料雾度降低50％以上，可以低至0.1。同时，体全息材料的折射率调制度高达0.2。在AR领域，折射率调制度的提升有助于增加AR眼镜的FOV，对于折射率调制度为0.2的体全息材料，可以制备FOV高达40°的AR眼镜。

一种实施方式中，双光束曝光的夹角为120°，曝光次数为1次，形成高折射率相区、低折射率相区相间分布的增透层结构，每个高折射率相区或每个低折射率相区的厚度为200nm。由于增透层仅增加光线的透过率，不会影响光机投射至光波导的光线在光波导中的全反射传播。增透层能够降低体全息材料的雾度，提升光波导的光学性能。光波导的入射光线的FOV为40°，光均匀性为0.3，雾度为0.5％，透过率范围为80％-100％，例如，透过率为95％。

方案八：填充层保护光栅结构

本申请提供的光波导是引导光波在其中传播的介质装置，其轻薄和外界光线的高穿透特性被认为是近眼显示设备(例如增强现实(AR)眼镜)的一种必选解决方案。光波导大体上可分为几何光波导和衍射光波导两类，其中几何光波导又叫阵列光波导，其通过阵列反射镜堆叠实现图像的输出和动眼框的扩大，衍射光波导可分为表面浮雕光栅波导和体全息光栅波导。在近眼显示设备中，具有表面浮雕光栅的光波导被广泛使用。

一种实施方式中，参阅图98，光波导10A包括波导基底19和盖板15，波导基底19上具有光栅结构14，此光栅结构14可以为耦入光栅、耦出光栅或中继光栅。盖板15用于遮挡波导基底19和光栅结构14，盖板15为光波导10A的最外层结构，例如，盖板15可以为玻璃材质。波导基底19和盖板15层叠设置，且二者之间需要连接，本实施方式中，波导基底19和盖板15之间通过点胶结构154(胶粘剂)实现固定连接。点胶结构154高度约几十微米左右。波导基底19和盖板15之间具有间隙15G，此间隙15G中存在空气。

由于波导基底19与盖板15之间留有几十微米的间隙15G，当外力作用在盖板15上时，间隙15G的存在，容易造成波导基底19和光栅结构14的损坏。点胶的方式密封固定盖板15和波导基底19，使得波导基底19和盖板15之间的间隙15G中存在空气，会导致波导基底19长期接触水氧的风险。空气中的水、氧气容易加速波导基底19和光栅结构14的老化。空气中的水蒸气附着在盖板15上，外界温差变化使盖板15发生雾化，影响人眼视线。

若用点胶方式密封波导基底19和盖板15，会导致波导基底19和盖板15之间存在内外压差，外界环境改变(压强过大)导致盖板15开裂。点胶贴合的方式存在胶粘剂不均匀、胶粘剂渗透到波导基底19影响波导基底19的折射率。

本申请一种实施方式通过在波导基底上的光栅结构的外围设置填充层，利用填充层保护光栅结构和波导基底，实现对光波导的保护及提升光波导的寿命和光学性能。

一种实施方式中，参阅图99，光波导10A包括第一波导基底19S1、第一光栅结构14S1和第一填充层15S1，第一光栅结构14S1形成于第一波导基底19S1的表面，第一填充层15S1和第一波导基底19S1层叠设置，第一填充层15S1覆盖第一波导基底19S1的表面，第一填充层15S1和所述第一波导基底19S1共同形成封闭的包围架构19C，第一光栅结构14S1位于包围架构19C内，以使第一光栅结构14S1与此包围架构19C的外界的空气隔离，第一填充层15S1的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。

第一波导基底19S1可以为无机材料、高折树脂材料等等，本申请不限定第一波导基底19S1的具体材料，第一波导基底19S1可以为任意能够实现光全反射传播的材料或材料的组合。

具体而言，第一填充层15S1为透明材质，具有较好的透光性，例如透光性可以大于等于80％。第一填充层15S1可以为低折射率的材料，低折射率体现在第一填充层15S1的折射率接近空气的折射率，例如：第一填充层15S1的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。本方案通过设置第一填充层15S1，实现对第一波导基底19S1和第一光栅结构14S1的保护，使得第一波导基底19S1和第一光栅结构14S1与外界空气隔离，能够保证第一波导基底19S1和第一光栅结构14S1避免长期接触水氧环境，解决了光波导10A易老化、被腐蚀及雾化等问题，还能够抵御外界冲击力避免光波导损坏，本申请提供的实施方式能够保证光波导10A的使用寿命和光学性能。

图99所示的实施方式中，第一填充层15S1的外部可以不设置盖板，也就是说，第一填充层15S1可以作为光波导10A的最外层结构。第一填充层15S1可以全面覆盖第一波导基底的表面。第一光栅结构14S1可以为闪耀光栅、直光栅、倾斜光栅或体全息光栅。第一光栅结构14S1可以为耦入光栅、耦出光栅或中继光栅。

参阅图100，一种实施方式中，光波导10A包括第一盖板15A、第一波导基底19S1和第一填充层15S1，第一光栅结构14S1形成在第一波导基底19S1上，第一填充层15S1设置在第一盖板15A和第一波导基底19S1之间，第一填充层15S1和所述第一波导基底19S1共同形成封闭的包围架构19C，第一光栅结构14S1位于包围架构19C内，以使第一光栅结构14S1与此包围架构19C的外界的空气隔离，第一填充层15S1的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。本方案提供了一种具有第一盖板的光波导架构，通过第一填充层填充在第一盖板和第一波导基底之间，使得第一盖板和第一波导基底之间无气隙，第一填充层对第一盖板提供支撑力，能够防止第一盖板受外部应用破损。

本方案中，第一盖板15A和第一波导基底19S1固定连接，第一填充层15S1背离第一波导基底19S1的表面和第一盖板15A的内表面贴合。图100所示的实施方式相较图99所示的实施方式，增加了第一盖板15A的结构，图100所示的实施方式中的第一填充层15S1的厚度可以较薄，只需要满足填充第一盖板15A和第一波导基底19S1之间的间隙即可。本方案提供了第一盖板和第一波导基底之间的固定方案，点胶固定的结构易于操作，而且，由于第一填充层已经覆盖了第一波导基底的大部分面积，胶水不会对第一波导基底的光学性能带来破坏性的影响。

一种具体的实施方式中，所述第一盖板15A和所述第一波导基底19S1之间通过点胶结构154固定连接，所述点胶结构154分布在所述第一填充层15S1的周围。一种实施方式中，点胶结构154在第一填充层15S1的外围包围形成封闭的环绕第一填充层15S1的结构，点胶结构154构成第一填充层15S1外围的密封结构。一种实施方式中，点胶结构154为多个间隔分布的连接结构且依次间隔排列在第一填充层15S1的周围。

其它实施方式中，所述第一盖板15A和所述第一波导基底19S1之间也可以通过其它的固定方式连接，例如螺丝固定。

图100所示的实施方式中，第一波导基底19S1的表面为平面状，第一光栅结构14S1突出设置在第一波导基底19S1的表面。第一填充层15S1包围第一光栅结构14S1的顶面和侧面，第一光栅结构14S1的底面连接第一波导基底19S1。

参阅图101，一种实施方式中，第一光栅结构14S1也可以内嵌在第一波导基底19S1中，图101所示的实施方式中的第一波导基底19S1的表面和第一盖板15A之间的垂直间距小于图100所示的实施方式中的第一波导基底19S1的表面和第一盖板15A之间的垂直间距。图101所示的实施方式中，第一光栅结构14S1的底面和侧面均位于第一波导基底19S1内部，第一填充层15S1覆盖第一光栅结构14S1的顶面和第一波导基底19S1的外表面。具体而言，在图101所示的实施方式的基础上，第一光栅结构14S1的顶面可以相较第一波导基底19S1的外表面内凹，这样，部分第一填充层15S1位于第一波导基底19S1形成的凹槽内。

相较图100所示的实施方式，图101所示的实施方式中，由于第一波导基底19S1和第一盖板15A之间的垂直距离变小，点胶结构154的尺寸也变小，因此，本实施方式可以使用较少量的粘胶来固定第一波导基底19S1和第一盖板15A。点胶结构154的小尺寸设计，有利于减少点胶结构对第一波导基底19S1的影响，可以理解的是，胶粘剂渗透到第一波导基底19S1影响第一波导基底19S1的折射率。

图99至图101所示的实施方式中，示意性地表达了第一光栅结构14S1在第一波导基底19S1上的布置方式，及第一光栅结构14S1和第一填充层15S1之间的位置关系，并没有详细绘出第一光栅结构14S1中的微结构。图102和图103示意性地描述了第一光栅结构14S1中的微结构与第一填充层15S1之间的位置关系。

参阅图102，第一填充层15S1包括光栅接触面15S11，光栅接触面15S11为平面状。第一光栅结构14S1包括周期性排列的微结构14S11，光栅接触面15S11和第一光栅结构14S1之间具有周期性排列的狭缝14S12，周期性排列的狭缝14S12可以理解为第一光栅结构14S1的周期性排列的微结构14S11所形成的狭缝结构。微结构14S11和狭缝14S12的尺寸均是纳米级单位，用于形成衍射光栅架构。本方案允许光栅接触面15S11和第一光栅结构14S1的表面之间存在狭缝，本方案提供的第一填充层15S1的制作工艺的精度要求较低，易于制作。

参阅图103，第一光栅结构14S1包括周期性排列的微结构14S11。第一填充层15S1包括光栅接触面15S11，光栅接触面15S11具有与第一光栅结构的微结构14S11相同的结构形态，以使得第一填充层15S1和第一光栅结构14S1之间无气隙式地接触。第一填充层15S1的光栅接触面15S11和第一光栅结构14S1的微结构14S11的表面贴合，即部分第一填充层15S1填充在第一光栅结构14S1和周期性排列的微结构14S11所构成的狭缝中。本实施方式提供的光波导10A中，第一光栅结构14S1的外围没有任何气隙，第一光栅结构14S1通过与第一填充层15S1完全接触，实现与空气的完全隔离，这样可以提升第一光栅结构14S1的寿命。

图99-图103所示的实施方式均可以视为单层单面的光波导架构，可以理解为在波导基底的其中一个表面设置光栅结构和填充层，波导基底的另一个表面不设置光栅结构和填充层。在这几个实施方式的基础上，任一实施方式均可以扩展为单层双面的光波导架构，即光波导具有一层波导基底，波导基底的正面和反面均设置光栅结构和填充层。

图104所示的实施方式为在图99所示的实施方式的基础上构建的单层双面的光波导架构。参阅图104，第一波导基底19S1的顶面设第一光栅结构14S1和第一填充层15S1，第一填充层15S1和第一波导基底19S1共同包围第一光栅结构14S1，第一填充层15S1在第一波导基底19S1的顶面的一侧保护第一波导基底19S1和第一光栅结构14S1。第一波导基底19S1的底面设有第二光栅结构14S2和第二填充层15S2，第二填充层15S2和第一波导基底19S1共同包围第二光栅结构14S2，第二填充层15S2在第一波导基底19S1的底面的一侧保护第一波导基底19S1和第二光栅结构14S2。所述第二填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。本实施方式中，第一光栅结构14S1和第二光栅结构14S2可以为同样的光栅类型，也可以为不同的光栅类型，二者可以具有相同的折射率，也可以具有不同的折射率。第一填充层15S1和第二填充层15S2可以为相同的材料，也可以为不同的材料，二者的折射率可以相同也可以不同。

图105所示的实施方式为在图103所示的实施方式的基础上构建的单层双面的光波导架构。参阅图105，光波导10A还包括第二光栅结构14S2、第二填充层15S2和第二盖板15B。第一光栅结构14S1、第一填充层15S1和第一盖板15A位于第一波导基底19S1顶面的一侧。第二光栅结构14S2、第二填充层15S2和第二盖板15B位于第一波导基底19S1底面的一侧。所述第二光栅结构14S2和所述第一光栅结构14S1分布在所述第一波导基底19S1相对的两侧，所述第二填充层15S2和所述第一波导基底19S1层叠设置，且所述第二填充层15S2和所述第一光波基底19S1共同封闭包围所述第二光栅结构14S2。所述第二填充层15S2的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。所述第二盖板15B和所述第一波导基底19S1固定连接，所述第二填充层15S2层叠设置在所述第二盖板15B和所述第一波导基底19S1之间，所述第二填充层15S2和所述第二盖板15B贴合。

一种实施方式中，第二盖板15B和第一波导基底19S1之间通过点胶结构154固定连接。点胶结构的具体设置方向可以参考第一盖板15A和第一波导基底19S1之间的点胶结构154的设置，不再赘述。

一种实施方式中，本申请还提供一种双层单面的光波导架构，即，光波导具有两层波导基底，每层波导基底均为单面设置光栅结构。一种实施方式中，整体光波导可以只有一个盖板结构。一种实施方式中，整体光波导也可以不设盖板结构。

如图106A所示的实施方式，在图103所示的实施方式的基础上，光波导10A还包括第二波导基底19S2、第三填充层15S3和第三光栅结构14S3。第一波导基底19S1和第二波导基底19S2层叠设置，第二波导基底19S2位于第一波导基底19S1背离第一盖板15A的一侧，第三光栅结构14S3形成在第二波导基底19S2的表面，且，第三光栅结构14S3位于第二波导基底19S2朝向第一波导基底19S1的一侧。第三填充层设置在第一波导基底19S1和第二波导基底19S2之间，第三填充层15S3和第二波导基底19S2共同包围第三光栅结构14S3。第三填充层15S3用于保护第三光栅结构14S3。第三填充层15S3的顶侧与第一波导基底19S1的底面贴合，第三填充层15S3的底侧与第二波导基底19S2的顶面贴合，因此，第三填充层15S3能够同时覆盖第一波导基底19S1的底面和第二波导基底19S2的顶面，能够实现对第一波导基底19S1和第二波导基底19S2的保护。所述第三填充层15S3的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。

一种实施方式中，如图106A所示，第二波导基底19S2和第一波导基底19S1之间也可以通过点胶结构154固定连接。

如图106B所示的实施方式，光波导10A包括第一波导基底19S1和第二波导基底19S2，第一波导基底19S1的底面设有第一光栅结构14S1,第二波导基底19S2的顶面具有第三光栅结构14S3，第一波导基底19S1和第二波导基底19S2层叠设置，且第一光栅结构14S1和第三光栅结构14S3相对设置，即第一波导基底19S1的底面朝向第二波导基底19S2的顶面。本实施方式中，第一波导基底19S1和第二波导基底19S2之间通过填充层来保护第一光栅结构14S1和第三光栅结构14S3，如图106B所示，第一波导基底19S1和第二波导基底19S2之间的填充层为第一填充层15S1，第一填充层15S1能够同时覆盖第一波导基底19S1的底面、第一光栅结构14S1、第二波导基底19S2的顶面和第三光栅结构14S3。即，第一填充层15S1与第二波导基底19S2共同构成用于包围第三光栅结构15S3的包围构架。第一波导基底19S1和第二波导基底19S2之间通过点胶结构154固定连接，点胶结构154位于第一填充层15S1的外围。本方案提供的光波导10A中的第一填充层15S1的物理属性与图99所示的光波导中的第一填充层的物理属性可以相同。本实施方式提供的光波导10A中第一波导基底19S1的顶面和第二波导基底19S2的底面可以作为光波导的表层，不需要再设置其它的盖板结构，有利于光波导轻薄化的设计。

一种实施方式中，本申请还提供一种双层光栅架构的光波导，但是这种双层光栅架构的光波导只具有一个光导基底，其中一层光栅形成在波导基底上，另一层光栅形成在波导填充结构上，波导填充结构一方面可以承载光栅进行光线的全反射传播，另一方面可以保护波导基底上的光栅层。参阅图106C，一种实施方式中，光波导10A包括第一波导基底19S1，第一光栅结构14S1形成在第一波导基底19S1的顶面一侧，在第一波导基底19S1的顶面一侧设置波导填充结构19S3，波导填充结构19S3可以包裹第一光栅结构14S1且覆盖第一波导基底19S1的顶面。波导填充结构19S3的边缘相较第一波导基底19S1内缩，以在第一波导基底19S1的边缘预留位置用于点胶。波导填充结构19S3为高折射率材料，能够实现光线在其中进行全反射传播。波导填充结构19S3和第一波导基底19S1的折射率可以不同。波导填充结构19S3和第一波导基底19S1的折射率差可以在0-0.5之间。本方案限制了波导填充结构和第一波导基底之间的折射率差的范围，通过此范围的约束，使得各层光栅结构均能够执行衍射效率，使得波导填充结构和第一波导基底均具有全反射传播光线的功能。

波导填充结构19S3还用于形成第三光栅结构14S3，第三光栅结构14S3可以通过压印工艺形成在波导填充结构19S3背离第一波导基底19S1的一侧。光波导10A还包括第一填充层15S1，第一填充层15S1覆盖波导填充结构19S3且包覆第三光栅结构14S3。所述第一填充层15S1和所述波导填充结构19S3共同形成封闭的包围架构，所述第三光栅结构14S3位于所述包围架构内，以使所述第三光栅结构14S3与外界空气隔离，所述第一填充层15S1的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。第一盖板15A形成在第一填充层15S1背离波导填充结构19S3的一侧，第一盖板15A和第一波导基底19S1之间通过点胶结构 154固定连接。图106C所示的实施方式，借助波导填充结构19S3构建了一层光栅结构。其它实施方式中，也可以借助波导填充结构19S3构建多层(两层或两层以上)光栅结构。本方案借助波导填充结构构建了一层光栅结构。其它实施方式中，也可以借助波导填充结构构建多层(两层或两层以上)光栅结构。本方案提供一种单层波导基底的基础上，结合波导填充结构所构建的多层架构，利用波导填充结构和第一填充层实现对各层光栅结构的保护，最外层的第一填充层与盖板合，还具有支撑和保护盖板的作用。

一种实施方式中，本申请还提供一种多层单面的光波导架构，即，光波导具有三层或三层以上的波导基底，每层波导基底均为单面设置光栅结构，整体光波导只有一个盖板结构。如图107所示的实施方式中，在图103所示的实施方式的基础上，所述光波导10A还包括至少两个第二波导基底19S2(图107所示的实施方式中，以两个第二波导基底19S2为例进行描述)，各所述第二波导基底19S2上均设有第三光栅结构14S3，至少两个所述第二波导基底19S2层叠设置在所述第一波导基底19S1背离所述第一盖板15A的一侧，所述第二波导基底19S2和所述第一波导基底19S1之间，以及相邻的所述第二波导基底19S2之间均设有第三填充层15S3，所述第三填充层15S3和所述第二波导基底19S2共同包围所述第三光栅结构14S3，所述第三填充层15S3的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。

在图106A和图107所示的实施方式的基础上，本申请还可以提供一种多层双面的光波导架构，即图106A和图107所示的实施方式中的第一波导基底19S1的顶面和底面均可以设置光栅结构，类似地，第二波导基底19S2的顶面和底面也为均可以设置光栅结构的状态。参阅图108，一种实施方式中，光波导10A包括层叠设置的第一波导基底19S1和第二波导基底19S2。第一波导基底19S1的顶面设有第一光栅结构14S1，第一波导基底19S1的底面设有第二光栅结构14S2。第二波导基底19S2的顶面设有第三光栅结构14S3，第二波导基底19S2的底面设有第四光栅结构14S4。第一盖板15A位于第一波导基底19S1顶面的一侧，第一盖板15A和第一波导基底19S1之间设有第一填充层15S1。第一填充层15S1和第一波导基底19S1共同包围第一光栅结构14S1。第二波导基底19S2和第一波导基底19S1之间设有第二填充层15S2，第二填充层15S2和第一波导基底19S1共同包围第二光栅结构14S2，第二填充层15S2和第二波导基底19S2共同包围第三光栅结构14S3。第二波导基底19S2背离第一波导基底19S1的一侧设有第三填充层15S3，第三填充层15S3和第二波导基底19S2共同包围第四光栅结构14S4。

图108所示的实施方式中，可以在第三填充层15S3的底部设置一个第二盖板。

图108所示的实施方式中，第一填充层15S1、第二填充层15S2和第三填充层15S3均可以满足：其折射率和空气的折射率之间差值小于等于0.2。一种具体的实施方式中，第一填充层15S1、第二填充层15S2和第三填充层15S3均可以满足：其折射率和空气的折射率之间差值小于等于0.1，通过控制各填充层的折射率更接近空气，可以提升光波导的透光性。

图99-图108示意性地举例说明本申请提供的几种具体的实施方式，本申请不限于上述具体实施方式。

针对上述实施方式中的第一填充层、第二填充层和第三填充层，还可以具有如下的限定，接下来，以第一填充层为例进行描述，第二填充层和第三填充层可以与第一填充层为相同的材料或属性。

一种实施方式中，第一填充层的透光性大于等于80％。本方案限定第一填充层的透光性，可以保证光波导的透光性。

一种实施方式中，第一填充层的厚度小于等于1000um。本方案通过限定第一填充层的厚度保证光波导的折射率、透光性，以及使得光波导具有轻量化优势。

一种实施方式中，第一填充层的厚度介于1um至1000um之间。为了保证光波导的轻薄化，可以将第一填充层的厚度控制在100um以内。

一种实施方式中，第一填充层的材料包括气凝胶材料、树脂材料、无机材料、有机材料中的任意一种或多种的组合。气凝胶材料可以是二氧化硅、碳化物、氧化物、非氧化物、有机聚合物等。

二氧化硅折射率1.5左右，本身并不是理想的低折材料，在二氧化硅材料中引入孔隙构成二氧化硅气凝胶。让空气分担一部分折射率，例如二氧化硅50％的孔隙率，那么复合折射率就是1.5*50％+1*50％＝1.25。二氧化硅气凝胶可以作为第一填充层的材料。二氧化硅气凝胶是由纳米二氧化硅粒子相互连接构成的一种具有纳米级孔径的三维多孔网络结构的固态材料，这些孔洞中充满了空气，通过调节二氧化硅气凝胶的孔隙来调节折射率，目前可以做到气凝胶90％以上的体积都是空气，纯净的二氧化硅气凝胶透明无色，折射率最低可达到1.007，接近空气折射率。且由于大部分体积都是空气，因此密度也非常低，同时还具有良好的透光性和硬度，目前可达到95％的光透过性，亦可承受自身重量几千倍的压力。

一种实施方式中，第一填充层具有弹性模量，可以理解为，第一填充层在第一盖板和第一波导基底之间，通过其自身的弹性模量，可以保证第一填充层和第一盖板之间的紧密贴合，以及第一填充层和第一波导基底之间的紧密贴合。

本申请具体实施方式中的填充层，例如第一填充层，的折射率接近空气的折射率，其折射率和空气的折射率之间差值小于等于0.2。填充层与空气的折射率相差越大，FOV视场范围缩小越多，光栅调制效果降低越多，因此本申请提供的填充层在保证各方面的物理特性接近空气的状态下，能够保证了光学效果的同时还起到了缓冲和排除水氧的作用。

参阅图109，一种实施方式中，本申请提供一种光波导的制作方法，包括如下步骤。

步骤ST11，提供第一盖板15A，在所述第一盖板15A上涂设第一填充材料15S10。具体而言，可以通过旋涂或喷涂原料的方式，将第一填充材料15S10涂满第一盖板15A的表面。

步骤ST12，去除第一盖板15A边缘位置的部分第一填充材料15S10，保留的部分第一填充材料15S10构成第一填充层15S1。

步骤ST13，固化处理，使得第一填充层15S1在第一盖板15A上固化成型,以在第一盖板15A上形成预设形态的第一填充层15S1，预设形态可以理解为，第一填充层15S1具有预设的厚度，预设的面积等参数。

步骤ST14，提供第一波导基底19S1，所述第一波导基底19S1上设有第一光栅结构14S1，对位所述第一盖板15A和所述第一波导基底19S1，使得所述第一填充层15S1和所述第一波导基底19S1结合且共同封闭包围所述第一光栅结构14S1。

步骤ST15，固定所述第一盖板15A和所述第一波导基底19S1，以使所述第一填充层和所述第一波导基底共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。

具体而言，通过点胶结构154固定连接第一盖板15A和第一波导基底19S1。具体而言，在固定第一盖板15A和第一波导基底19S1的过程中，施加压力至第一盖板15A上，使得第一填充层15S1受压力产生弹性形变，由于第一填充层15S1具有弹性模量，储存弹性势能，固定第一盖板15A和第一波导基底19S1后，在第一填充层15S1的弹性势能的作用下，使得第一填充层15S1能够与第一波导基底19S1和第一光栅结构14S1紧密贴合。

参阅图110，一种实施方式中，本申请提供一种光波导的制作方法，包括如下步骤。

步骤ST21，提供硬质母模19S10，所述硬质母模19S10上具有光栅模结构14S10。硬质母模19S10和光栅模结构14S10的选择和制作过程，需要考虑本申请要制作的光波导中的波导基底和光栅结构的具体的结构形态和尺寸参数。例如，硬质母模19S10和光栅模结构14S10构成的结构和尺寸与后续制作的光波导的第一波导基底和第一光栅结构的结构和尺寸均相同，也可以在保证基本结构形态的基础上，具有较小范围的公差。

步骤ST22，对所述硬质母模19S10的表面及所述光栅模结构14S10的表面进行疏水处理，形成疏水膜层19S11。

步骤ST23，在所述硬质母模19S10上涂设第一填充材料，具体为疏水膜层19S11涂设第一填充材料，在以形成第一填充层15S1。具体而言，疏水膜层19S11为承载第一填充材料的基底。可以先将第一填充材料涂满疏水膜层19S11的表面，再将边缘的部分去除，便形成第一填充层15S1。

步骤ST24，将第一盖板15A贴设在所述第一填充层15S1上,第一盖板15A和第一填充层15S1结合为一体。

步骤ST25，脱模，使得所述第一盖板15A和所述第一填充层15S1与所述硬质母模19S11脱离。具体而言，从步骤ST24至步骤ST25的过程中，由于疏水膜层19S11的存在，使得第一填充层15S1能够与硬质母模19S11分离，即构成了第一盖板15A和第一填充层15S1互连为一体的结构。

步骤ST26，提供第一波导基底19S1，所述第一波导基底19S1上设有第一光栅结构14S1。对位所述第一盖板15A和所述第一波导基底19S1，使得所述第一填充层15S1和所述第一波导基底19S1结合且共同封闭包围所述第一光栅结构14S1。

步骤ST27，固定所述第一盖板15A和所述第一波导基底19S1，以使所述第一填充层和所述第一波导基底共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。

具体而言，通过点胶结构154固定连接第一盖板15A和第一波导基底19S1。具体而言，在固定第一盖板15A和第一波导基底19S1的过程中，施加压力至第一盖板15A上，使得第一填充层15S1受压力产生弹性形变，由于第一填充层15S1具有弹性模量，储存弹性势能，固定第一盖板15A和第一波导基底19S1后，在第一填充层15S1的弹性势能的作用下，使得第一填充层15S1能够与第一波导基底19S1和第一光栅结构14S1紧密贴合。本实施方式中，第一填充层15S1具有与所述第一光栅结构相同的周期性排列的微结构，所述第一填充层的所述光栅接触面和所述第一光栅结构的微结构的表面贴合。

参阅图111，一种实施方式中，本申请提供一种光波导的制作方法，包括如下步骤。

提供一种光波导中间结构，所述光波导中间结构包括第一波导基底19S1、第一光栅结构14S1和第一盖板15A，所述第一光栅结构14S1形成在所述第一波导基底19S1的表面，所述第一盖板15A和所述第一波导基底19S1层叠设置且固定连接，所述第一盖板15A和所述第一波导基底19S1之间及所述第一盖板15A和所述第一光栅结构14S1之间形成间隙15G。

步骤ST31，在第一盖板15A上打孔开成注入孔15H，具体而言，注入孔15H可以设置在第一盖板15A的边缘位置，注入孔15H避开第一光栅结构14S1所对应的第一盖板15A上的区域。即，第一光栅结构14S1在第一盖板15A上的垂直投影和注入孔15H无交集，且二者相隔离。这样，注入孔15H的位置不会影响第一光栅结构14S1的衍射效率。

一种实施方式中，注入孔15H的数量为一个，设在第一盖板15A的边缘位置。其它实施方式中，注入孔15H的数量为两个，两个注入孔15H可以分别设置在第一盖板15A相对的边缘位置。

一种实施方式中，第一盖板15A和第一波导基底19S1之间通过点胶结构154固定连接，注入孔15H的位置邻近点胶结构154设置。点胶结构154的附近的位置设置注入孔15H能够使得注入孔15H对光波导的光学性能的影响较小，或不影响光波导的光学性能。

步骤ST32，通过注入孔15H，将填充材料注入间隙15G中，形成第一填充层15S1，所述第一填充层15S1和所述第一波导基底19S1共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构14S1位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构14S1与外界空气隔离，所述第一填充层15S1的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。

具体而言，在将填充材料注入间隙的过程中，可以通过控制注入的填充材料的重量或体积来判断是否将间隙15G填满。当注入孔的数量为两个时，可以使用其中一个注入孔注入填充材料，当将间隙15G填满的状态下，填充材料会从另一个注入孔冒出来，因此，两个注入孔的设计方案不但可以判断填充材料填充的状态，也可以在注入填充材料的过程中，将间隙15G的气体排出，有利于保证填充材料的折射率和透光性。

注入完成第一填充层后，将第一盖板15A外表面的残留的填充材料清除，然后进行固化处理。

参阅图112，一种实施方式中，本申请提供一种光波导的制作方法，包括如下步骤。

步骤ST41，提供第一波导基底19S1，所述第一波导基底19S1上设有第一光栅结构14S1。

步骤ST42，通过旋涂或喷涂的方式将填充材料直接涂在第一波导基底19S1和第一光栅结构14S1的表面，形成填充层。具体而言，填充层可以完全覆盖在第一波导基底19S1和第一光栅结构14S1的表面，再将第一波导基底19S1边缘位置的填充材料去除，便形成了第一填充层15S1。

步骤ST43，在第一填充层15S1的外围，且在第一波导基底19S1上设置点胶结构154。一种实施方式中，点胶结构154背离第一波导基底19S1的面可以与第一填充层15S1背离第一波导基底19S1的表面共面。一种实施方式中，或者点胶结构154背离第一波导基底19S1的面可以低于第一填充层15S1背离第一波导基底19S1的表面，即第一填充层15S1突出于点胶结构154。

步骤ST44，提供第一盖板15A，对位第一盖板15A和点胶结构154，将第一盖板15A粘贴在点胶结构154上，以使得第一盖板15A和第一波导基底19S1固定连接。一种实施方式中，在步骤ST43完成后，点胶结构154背离第一波导基底19S1的面可以低于第一填充层15S1背离第一波导基底19S1的表面，在将第一盖板15A和第一波导基底19S1固定连接的过程中，第一盖板15A施加压力至第一填充层15S1，使得第一填充层15S1受压力产生弹性形变，由于第一填充层15S1具有弹性模量，储存弹性势能，固定第一盖板15A和第一波导基底19S1后，在第一填充层15S1的弹性势能的作用下，使得第一填充层15S1能够与第一盖板15A紧密贴合。

方案九：光波导的轻量化基底

如图113所示，一种实施例中，光波导10A可以包括保护层198、光栅结构14、波导层19a和集成镜片199。光栅结构14位于波导层19a表面。保护层198与集成镜片199分别位于波导层19a的两侧。光栅结构14用于衍射偏转光线。波导层19a用于全反射光线。保护层198与集成镜片199用于保护光栅结构14与波导层19a。

波导层19a的材料是高折射率玻璃材料，例如，波导层19a的折射率大于等于1.6，以使耦入其中的光线可以在其中进行全反射传播。但因考虑量产时高折射率玻璃的晶圆较大(8寸或12寸)，所以在加工过程中无法将波导层19a做的太薄。又因玻璃材料的折射率越高其密度也会越大，所以使用高折射率玻璃材料制成的波导层19a的重量较大。

图113示意了一种光波导的设计方案，由图113所示的光波导10A构成近眼显示设备时，单个镜片(左镜片或右镜片)的整体(包括保护层198、光栅结构14、波导层19a和集成镜片199)重量会超过20克。因此，该光波导10A制成的近眼显示设备存在重量和厚度较大的问题，不便于长时间佩戴。因此如何降低单侧近眼显示设备的重量和厚度是光波导领域研究的热点之一，而光波导则的轻量化成为业内研发的方向。

一种实施方式中，本申请通过将波导基底设计为复合材料，以实现光波导的轻量化，解决近眼显示设备重量和厚度较大的问题。

如图114所示，一种实施例中，光波导10A可以包括层叠设置的波导基底19和光栅层197，光栅结构14可以形成于光栅层197上。波导基底19用于光线的传输，光栅结构14用于衍射偏转光线。波导基底19可以包括第一基材层195和第二基材层196。第一基材层195的折射率低于第二基材层196的折射率，第二基材层196的折射率和第一基材层195的折射率的差值大于等于0.1，第二基材层196的厚度介于50微米至300微米之间。光栅结构14位于第二基材层196背离第一基材层195的一侧。本方案通过将波导基底19设计为由第一基材层195和第二基材层196层叠构成的复合材料，通过对第二基材层196的厚度的约束，以及对第一基材层195和第二基材层196的折射率差的约束，能够实现光波导10A的轻量化。

对比图113和图114所示方案，图113所示方案中波导层19a由高折射率玻璃材料制成，存在重量较重(由图113所示方案制成的近眼显示设备的单眼镜片重量超过20克)的问题。而图114所示的光波导10A的波导基底19包括第一基材层195和第二基材层196，其中，第一基材层195由低折射率材料制成，而第二基材层196为通过制作工艺形成于第一基材层195上膜结构，这使得图114所示光波导10A的波导基底19的重量可以较小(由图114所示方案制成的近眼显示设备的单眼镜片重量可以小于20克)。也即，相比本实施方案与图113所示方案，本实施例中的光波导10A的重量更小，更能实现光波导的轻量化。

具体而言，第一基材层195由低折射率材料(例如低折玻璃)制成，使得第一基材层195具有密度小、重量轻和厚度小的特点。第一基材层195不具备全反射光线的性能，所以第一基材层可以做得较薄、较轻。第一基材层195作为第二基材层196承载层，形成在第一基材层195上的第二基材层196的厚度可以介于50微米至300微米之间。第二基材层196具有折射率高的特点，能够满足光线的全反射的要求，从而能够传播光信号。第一基材层195与第二基材层196结合成一体结构时，波导基底19的总厚度可以小于0.35mm。因此，本申请提供的实施方式不仅能够降低波导基底19的重量、减小波导基底19的厚度，还能够降低光波导10A的重量、减小光波导10A的厚度。从而能够在满足光线能够在其中全反射传播(光学性能)的基础上，实现光波导10A的轻量化。

第一基材层195的材料可以为玻璃，第一基材层195的折射率可以小于或等于1.55。第二基材层196的材料可以为TiO2、氮化硅、氮化镓、高折树脂材料中的一种或至少两种的组合。第二基材层196的折射率可以大于或等于1.65。本方案约束第二基材层的折射率范围，使得第二基材层可以满足光的全反射传播的功能。

如图114所示，第一基材层195用于在制作第二基材层196过程中承载形成第二基材层196的材料，第二基材层196通过制作工艺和第一基材层195结合为一体成型的结构。制作工艺可以是气相沉积、物理沉积、旋涂、刮涂、喷涂、注塑、电镀等，也可以是其他可以直接形成的工艺方法。第二基材层196与第一基材层195结合为一体成型的结构，可以是指制作第二基材层196可以与第一基材层195直接连接为一体，二者之间无其它层结构，即第二基材层196的过程中，可以直接在第一基材层195的表面通过上述制作工艺设置第二基材层196的材料。其它实施方式中，第二基材层196与第一基材层195结合为一体成型的结构，也可以是指第一基材层195与第二基材层196之间还有其他层结构，例如在制作第二基材层196之前可以在第一基材层195表面制作具有光栅结构的光栅层，例如压印胶，再在光栅层上通过上述制作工艺设置第二基材层196的材料。

图114所示的实施方式中，光栅层197形成于第二基材层196背离第一基材层195的表面。可以通过旋涂或沉积工艺将光栅层197设置在第二基材层196的表面，光栅层197可以为但不限于压印胶材料。光栅层197的折射率可以与第二基材层196的折射率相同。光栅层197的折射率也可以与第二基材层196的折射率不同。本申请可以通过调制光栅层197的折射率来调制光波导10A的衍射效率。光栅结构14可以通过压印工艺形成于光栅层197上。一种实施方式中，光栅层197可以由相同于第二基材层196材料的压印胶制成，也可以由其他高折射率材料的压印胶制成。光栅结构14可以是倾斜光栅、闪耀光栅，也可以是其他光栅，本实施例并不限定光栅结构14具体结构和类型，本领域的技术人员能够根据实际对其进行设计。

图114所示的实施方式中，第一基材层195不但用于在制作光波导10A的过程中承载第二基材层196，第一基材层195还用做保护第二基材层196和光栅结构免受外界粉尘、空气或水气的侵蚀，保证光波导的衍射效率。因此，本申请提供的光波导10A，在第一基材层195背离第二基材层196的一侧无需要再设置保护层，有利于光波导10A的轻量化的发展。

一种实施例中，光栅结构可以通过刻蚀工艺形成于波导基底和第二基材层上。具体的，如图115所示，与图114所示的光波导10A不同的是，光栅结构14通过刻蚀工艺形成于第二基材层196背离第一基材层195的一侧。通过刻蚀工艺形成光栅结构14可以保证波导基底19与光栅结构14的结合为一体，提升光栅结构14的结构稳定性和可靠性，保证光波导10A的衍射效率，提升光波导10A的光学性能。

一种实施方式中，光栅结构也可以形成在第一基材层和第二基材层之间。或者，光栅结构可以分布在第二基材层的两侧，即在第二基材层和第一基材层之间及在第二基材层背离第一基材层的一侧均可以设置光栅结构。

参阅图116，一种实施方式中，部分光栅结构14可以通过刻蚀工艺形成于波导基底19的内部。图116所示的实施方式与图114所示的光波导10A的区别在于：通过刻蚀工艺在第一基材层195的表面形成光栅结构14。第二基材层196通过制作工艺形成于第一基材层195的表面，且第二基材层196与第一基材层195上的光栅结构14结合。具体而言，先在第一基材层195的表面通过刻蚀工艺形成多个沟槽状的微结构14a，再在第一基材层195上通过制作工艺设置第二基材层196，例如，沉积或涂覆的方式将第二基材层196的材料设置在第一基材层195上，这个过程中，第二基材层196的材料填充在多个沟槽状的微结构14a中，便使得第二基材层196和多个沟槽状的微结构14a结合形成光栅结构14。位于第一基材层195上的光栅结构14与位于光栅层197上光栅结构14布置于第二基材层196的两侧。

其它实施方式中，在第一基材层195的表面制作好多个沟槽状的微结构14a，也可以先填充高折射率的材料形成光栅结构，再制作第二基材层196，也就是说，沟槽状的微结构14a中的高折射率的材料可以和第二基材层196的材料可以不同，可以用两道工序制作形成。

图116所示的实施方式中，分布在第二基材层196两侧的光栅结构14分别通过压印工艺和刻蚀工艺形成，具体而言，在第一基材层和第二基材层之间的光栅结构使用刻蚀工艺形成，而形成于第二基材层196背离第一基材层195一侧的光栅结构通过设置光栅层197，在光栅层197上采用在压印工艺制作。在其他实施例中，可以在第一基材层195和第二基材层196之间形成光栅层197，采用压印技术在此光栅层上制作光栅结构14，形成于第二基材层196背离第一基材层195一侧的光栅结构14通过刻蚀工艺形成。

图116所示的实施方式提供的光波导10A为构成单层波导基底19双面光栅结构14的架构，这不仅有利于提升光波导10A的衍射效率以及减轻光波导10A的重量，还能对光栅结构14设计更多的变量，以提升光波导10A的成像均匀性。

此外，在其他实施例中，光波导10A可以仅具有第一基材层195和第二基材层196之间的光栅结构，在第二基材层196背离第一基材层195的一侧不设置光栅结构。本实施例对光栅结构的数量、制作工艺和具体结构不做具体的限定，本领域的技术人员能够根据实际对光栅结构14进行具体设计。

参阅图117，图117所示的实施方式与图114所示的光波导10A的区别在于：第一基材层195和第二基材层196之间的光栅结构是通过在光栅层197上采用压印技术形成的。具体而言，在第一基材层195的表面设有光栅层197，光栅层197的表面压印有光栅结构14。第二基材层196通过制作工艺直接形成于光栅层197背离第一基材层195的表面。再在第二基材层196的表面设置另一层光栅层197，光栅层197上形成光栅结构14。图117示意性地表达了第二基材层196两侧的光栅结构14均通过压印工艺形成在光栅层197上。本方案并不限定光栅层197的材料，两个光栅层197可以由相同材料的压印胶制成，也可以由不同材料的压印胶制成。本实施例对光栅层197的材料不做具体的限定，本领域的技术人员能够根据实际对光栅结构14进行具体设计。

图114、图116和图117所示的实施方式中，光波导10A均包括光栅层197，一种实施方式中，光栅层197也可以由多层材料构成，即光栅层可以为复合材料。一种实施方式中，光栅层197的材料可以为体全息材料，在光栅层197上全息曝光形成光栅结构14，形成的光栅结构14可以是体全息光栅。光栅层197上的光栅结构也可以为其它类型的光栅结构，或者复合光栅(包括多种光栅类型或多种材料、多种不同的矢量方向或周期等等)。

前述各实施方式提供的光波导10A可以内置在近眼显示设备的镜片中，光波导10A的两侧均与镜片的层结构相贴合，这样，第二基材层196背离第一基材层195的一侧不需要设置其它的保护层，可以借助镜片的材料将光栅结构和第二基材层196包覆，以实现对光栅结构和第二基材层196的保护。

前述各实施方式提供的光波导10A也可以位于镜片的表层，例如，第一基材层195位于最外层，第二基材层196背离第一基材层195的一侧和镜片的表面贴合，这样，第二基材层196和光栅结构设置在第一基材层195和镜片之间，通过第一基材层和镜片共同保护光栅结构和第二基材层196。

前述各实施方式提供的光波导10A应用在镜片中，由于第二基材层196背离第一基材层195的一侧不需要设置其它的保护层，与镜片结合时能够实现镜片的轻量化，提升近眼显示设备佩戴的舒适性。

一种实施例中，光波导还可以包括填充层和保护层，通过填充层和保护层覆盖在第二基材层背离第一基材层的一侧，填充层和保护层用于保护第二基材层和光栅结构。

如图118A所示，一种实施方式中，波导基底19包括层叠设置的第一基材层195和第二基材层196，第一基材层195和第二基材层196的具体的设计与前述各实施方式可以相同，不再赘述。第二基材层196背离第一基材层195的一侧具有光栅结构14，光栅结构14是通过刻蚀工艺形成在第二基材层196上。具体而言，在第二基材层196上刻蚀形成周期性排列的具有狭缝的微结构14a。光波导10A还包括填充层14b。具体而言，在第二基材层196背离第一基材层195的一侧层叠填充层14b。填充层14b覆盖第二基材层196和微结构14a并填充微结构14a形成的狭缝。在填充层14b背离第二基材层的一侧设保护层198。保护层198可以通过胶粘的方式形成于第二基材层196的一侧。填充层14b不仅可以用于保护第二基材层196和光栅结构14，还可以用于避免第二基材层196和光栅结构14与胶接触，若第二基材层196和光栅结构14和胶接触，胶水可能会渗入第二基材层196和光栅结构14中，影响第二基材层196和光栅结构14的折射率，影响光波导的衍射效率，因此，本方案能够保证光波导的衍射效率。

一种实施方式中，保护层198的折射率可以为小于等于1.55。示意性的，保护层198的材料可以与第一基材层195的材料一样，也可以由其他折射率较低的玻璃材料制成。保护层198可以保护波导基底19表层的光栅结构14不受外界环境影响。本实施例中，第一基材层195与保护层198可以保护位于两者中间的第二基材层196与光栅结构14，使得第二基材层196和光栅结构14免受外界粉尘、空气后水气的侵蚀，保证光波导10A的衍射效率。

一种实施例中，可以基于图114、图116和图117的方案进行设计改进，增设保护层198和填充层14b，以保护第二基材层196与光栅结构14不被外界因素损伤。

图118B所示的实施方式是基于图114所示方案，增设保护层198和填充层14b的架构。如图118B所示，第二基材层196背离第一基材层195的表面设置光栅层197，光栅层197上具有光栅结构14，填充层14b位于第二基材层196背离第一基材层195的一侧，且和光栅层197层叠设置。填充层14b覆盖光栅层197和光栅结构14。填充层14b背离第二基材层196的一侧设有保护层198。

图118A所示的实施方式和图118B所示的实施方式中，与填充层14b接触的部分光栅结构14可以为闪耀光栅或倾斜光栅等，光栅结构14具有微结构14a，填充层14b的设置可以填充微结构14a之间的狭缝，以实现对光栅结构14的全面保护。

其它实施方式中，也可以不在光栅结构14和保护层198之间形成填充层14b。可以直接使用保护层198遮盖光栅层197。

参阅图118C，一种实施方式中，形成在第二基材层196背离第一基材层195的表面的光栅层197为体全息材料，光栅结构14通过全息曝光的方式形成。本方案中，光栅结构14的表面为平面状，光栅结构14不具有狭缝结构，因此本方案不需要设置填充层。在光栅层197背离第二基材层196的一侧设保护层198，直接通过保护层198对光栅层197和光栅结构14进行保护。

本申请通过第一基材层195与保护层198可以保护位于两者中间的第二基材层196与光栅结构14，使得第二基材层196和光栅结构14免受外界粉尘、空气后水气的侵蚀，保证光波导10A的衍射效率。

图118A、图118B和图118C是基于单层波导基底具有单面光栅结构的光波导的方案的基础上设置填充层和保护层的方案。其它实施方式中，也可以基于单层波导基底具有双面光栅结构的光波导的方案的基础上设置填充层和保护层。

一种实施方式中，参阅图119，光波导10A包括依次层叠设置的第一基材层195、第二基材层196、光栅层197、填充层14b和保护层198。第一基材层195的表面具有光栅结构14，此部分光栅结构14通过刻蚀工艺形成。第二基材层196的表面具有光栅层197，光栅层197上具有光栅结构14，此部分光栅结构14通过压印工艺形成。光栅层197背离第二基材层196的一侧具有填充层14b，填充层14b背离光栅层197的一侧具有保护层198。本实施例中，第一基材层195与保护层198可以保护第二基材层196与光栅结构14，使得第二基材层196和光栅结构14免受外界粉尘、空气后水气的侵蚀，保证光波导10A的衍射效率。

一种实施方式中，参阅图120，光波导10A包括依次层叠设置的第一基材层195、光栅层197、第二基材层196、填充层14b和保护层198。第一基材层195的表面具有光栅层197，光栅层197上具有光栅结构14，此部分光栅结构14通过压印工艺形成。第二基材层196形成在光栅层197的表面。第二基材层196的表面具有光栅结构14，此部分光栅结构14通过刻蚀工艺形成。填充层14b覆盖在第二基材层196的表面且填充光栅结构14。填充层14b背离第二基材层196的一侧具有保护层198。本实施例中，第一基材层195与保护层198可以保护位于两者之间的第二基材层196与光栅结构14，使得第二基材层196和光栅结构14免受外界粉尘、空气后水气的侵蚀，保证光波导10A的衍射效率。

图114至图120所示的光波导10A可以通过同一波导基底19传输不同波长范围的光，例如红绿蓝三种颜色的光信号来实现红绿蓝三种颜色的全彩显示的，这样的光波导结构可以称为单层光波导。

其它实施方式中，光波导还可以通过多层波导基底层叠的方式，将不同波长范围的光，例如红绿蓝三种颜色光信号，分开走不同的通道单独传输，或者将不同波长范围的光，例如红绿蓝三种颜色光信号，分为两组传输，例如可以将红绿两种颜色光信号分为一组传输，绿蓝两种颜色光信号分为一组传输。

一种实施方式中，如图121所示，光波导10A的波导基底19可以包括第一波导基底19S1和第二波导基底19S2，其中，第一波导基底19S1与第二波导基底19S2均包括第一基材层195和第二基材层196，且第二基材层196通过制作工艺形成在第一基材层195上，第一基材层195与第二基材层196结合为一体成型结构。在第一波导基底19S1和第二波导基底19S2中，第二基材层196背离第一基材层195的一侧刻蚀有光栅结构14。第一波导基底19S1、第二波导基底19S2与光栅结构之间具体的制作工艺和位置关系可以参见图114和图115所示的实施方式的相关内容，此处不再赘述。

如图121所示，第一波导基底19S1的第一基材层195位于第二波导基底19S2的第二基材层196背离第二波导基底19S2的第一基材层195的一侧，第一波导基底19S1的第一基材层195与第二波导基底19S2中的第二基材层196之间具有填充层14b，该填充层14b覆盖第二波导基底19S2上的光栅结构14，用于保护第二波导基底19S2中的光栅结构14和第二基材层196表面。保护层198位于第一波导基底19S1中的第二基材层196背离第一基材层195的一侧。保护层198与第一波导基底19S1的第二基材层196之间形成有填充层14b，该填充层14b覆盖第一波导基底19S1的光栅结构14，用于保护第一波导基底19S1中的光栅结构14和第二基材层196。

在本实施例中，波导基底19中的第一波导基底19S1和第二波导基底19S2可以将不同波长的光，例如红绿蓝三种颜色的光信号，成两组传输，这不仅能够提升光波导10A的光学利用率和光学性能，还能提升光波导10A的显示视场角、亮度均匀性和颜色均匀性。

可以理解的是，图114至图120中任意一种实施方式提供的光波导均可以构成双层光波导架构中的某一层。

一种实施例中，光波导还可以包括位于功能区和边缘区。具体的如图122和图123所示，其中，图122是本实施例中的一种光波导10A的结构示意图，图123是图122所示光波导10A在A-A处的剖视结构示意图。

如图122和图123所示，光波导10A包括功能区19D和边缘区19E。波导基底19和光栅结构14位于功能区19D内，其中，波导基底19可以包括第一基材层195和第二基材层196。光栅结构14和波导基底19可以是图114至图121所示实施例中任一实施例中的光栅结构14和波导基底19的结合，此处不再赘述。

如图122和图123所示，边缘区19E位于功能区19D的外周。波导基底19和光栅结构14用于光信号的传输和显示。功能区19D用于承载光栅结构14和波导基底19。在近眼显示设备的镜片中，功能区19D可以与人眼的瞳孔部分相对应，其尺寸可以小于镜片的整体尺寸。边缘区19E可以为位于瞳孔的外周的镜片部分。

如图123所示，边缘区19E内设有波导边缘主体19E1。波导边缘主体19E1可以由树脂材料制成，其折射率可以位于1.55至1.75之间。波导边缘主体19E1具透光性，外界光线通过光波导10A的波导边缘主体19E1可以进行入眼，从而扩大视野范围。

如图123所示，位于边缘区19E中的波导边缘主体19E1和位于功能区19D内的波导基底19的边缘结合。波导边缘主体19E1的密度可以小于第一基材层195的密度。示意性的，波导基底19与波导边缘主体19E1可以是一体成型，也可以是胶粘结合，或者其他可结合连接的方式。

如图123所示，波导边缘主体19E1近眼侧的边缘表面19E2为具备一定曲率的曲面，该曲面可以用于补偿因波导边缘主体19E1与波导基底19折射率不同而导致的视觉偏差，从而能够提升光波导10A的显示性能。

包括波导边缘主体19E1的功能区16的尺寸参数、材料和形状结构可以根据需要就行调节，以便更好地补偿因波导边缘主体19E1与波导基底19折射率不同而导致的视觉偏差，如图123和图124所示，在功能区19D与边缘区19E的边缘处，两者的厚度可以相等，也可以功能区19D的厚度小于边缘区19E的厚度。此外，边缘区19E的近眼侧表面的曲率也可以不相同。

本实施例中，边缘区19E密度小于第一基材层195的密度，所以位于波导基底19外侧的边缘区19E能够降低光波导10A的重量，实现光波导10A的轻量化。

另一种实施例中，光波导还可以包括包裹层。具体的，如图125和图126所示，其中，图125是本申请实施例中另一种光波导10A的结构示意图，其中图126是图125所示光波导10A在B-B处的剖视结构示意图。

如图125和图126所示，光波导10A可以包括光栅结构14、波导基底19和包裹层19G，其中，波导基底19可以包括第一基材层195和第二基材层196。光栅结构14与波导基底19可以被包裹层19G包裹。光栅结构14和波导基底19可以是图114至图121所示实施例中任一实施例中的光栅结构14和波导基底19的结合，此处不再赘述。在近眼显示设备的镜片中，光栅结构14和波导基底19可以与人眼瞳孔部分相对应，其尺寸小于镜片的整体尺寸,用于光信号的传输和显示。边缘区19E除了光栅结构14和波导基底19对应的区域外，包裹层19G中其他区域可以为位于瞳孔的外侧的镜片部分,用于承载光栅结构14和波导基底19。

示意性的，本申请实施例中，光栅结构14和波导基底19可以被包裹层19G全包裹，在其他实施例中，光栅结构14和波导基底19也可以被包裹层19G半包裹。

如图126所示，包裹层19G可以由树脂材料制成，其折射率可以位于1.55至1.75之间，且包裹层19G具有透光性能。包裹层19G包括第一表面19G1和第二表面19G2，其中。第一表面19G1是包裹层19G中近眼一侧的外表面，第二表面19G2是包裹层19G远离眼一侧外表面。

如图126所示，第一表面19G1可以为曲面，例如可以为具有不同曲率的凹面，或者可以是其他形状的光滑曲面。第一表面19G1可以通过3D打印、浇注或者其他可以实现的方式形成。第一表面19G1不仅可以补偿因波导基底19与包裹层19G之间折射率差异导致的视角偏差，还可以用于矫正不同的近视度数。

如图126所示，第二表面19G2可以为平面。在其他实施例中，包裹层19G远离眼一侧的第二表面19G2也可以为具有不同曲率的凸面，如图127所示。

示意性的，本实施例不对包裹层19G的外表面做具体的限定，只要包裹层19G的外表面可以矫正不同的近视度数即可，本领域的技术人可以根据实际需要对其进行设计。

本实施例中，包裹层19G不仅可以进一步降低光波导10A的重量，还可以通过外表面的曲率矫正近视度数，使得光波导10A可以集成了近视镜的作用，从而可以适应于近视人群。

方案十：纳米压印方法制作双层光波导

图128是本申请一种实施方式提供的光波导10A的示意图。一种可能的实施方式中，光波导10A包括基底层19S、第一光栅层19A、第二光栅层19B和增粘层114。第一光栅层19A与所述基底层19S层叠设置。第二光栅层19B层叠设置在所述第一光栅层19A背离所述基底层19S的一侧，在所述第一光栅层19A和所述第二光栅层19B之间具有增粘层114，通过增粘层114使得第一光栅层19A和第二光栅层19B稳固结合，在光波导的制作过程中，具有能够保证第一光栅层19A和第二光栅层19B连接可靠性利于脱膜的好处，在光波导10A的具体应用过程中，也有利于保证第一光栅层19A和第二光栅层19B结合状态的稳定性。

图128所示的实施方式中，第一光栅层19A具有第一光栅结构14S1，第二光栅层19B具有第二光栅结构14S1，光波导10A为双层光栅架构。一种实施方式中，在基底层19S和第一光栅层19A之间也具有增粘层114。其它实施方式中，基底层19S和第一光栅层19A之间也可以直接接触，或设置其它的基材层，不设置增粘层。

具体地，请参考图129，图129是本申请一种实施方式提供的光波导10A各层的结构爆炸示意图。基底层19S呈表面平整的平板状，且包括基底顶面19SS1和基底底面19SS2。基底层19S的材质可以为玻璃或者树脂等透明度较高的材料。可以理解地，光波导10A可以为近眼显示设备的镜片的部分之一，不但要承担显示图像信息的任务，还需要具有透明透光的性能，以此才能够保证用户在佩戴电子设备1000时不影响行动。

一种实施方式中，第一光栅层19A设置在基底层19S的基底顶面19SS1上，与基底层19S形成层叠设置。第一光栅层19A的材质可以为高分子聚合物，具体可以为一种光固化、或热固化、或化学固化的材料。第一光栅层19A可以通过自身的粘连特性与基底层19S形成粘接。可以理解地，第一光栅层19A可以使用上述材料且在具有流动性或可变形性的情况下覆盖在基底层19S上，并等待固化后与基底层19S形成粘接。

一种实施方式中，第一光栅层19A在背离基底层19S的一面可以为第一顶面19AS，增粘层114可以直接形成在第一光栅层19A的第一顶面19AS。增粘层114的材质可以为透明度较高的高分子聚合物材料，并且具有粘接性。可以理解地，增粘层114需要透明度较高的原因是为了确保光波导10A的透光性，而增粘层114的粘接性是用于将第一光栅层19A和第二光栅层19B紧密粘接，提高光波导10A的可靠性。

第二光栅层19B层叠设置在增粘层114背离第一光栅层19A的一侧。增粘层114在背离第一光栅层19A的一面形成增粘顶面114S，第二光栅层19B设置在增粘层114的增粘顶面114S上。第二光栅层19B的材质可以与第一光栅层19A的材质相同或不同。并且，第二光栅层19B的制造工艺可以和第一光栅层19A相同。

一种可能的实施方式中，请参考图128和图129，基底层19S和第一光栅层19A之间也具有增粘层114。具体地，基底层19S的基底顶面19SS1上可以预先设置有增粘层114，然后将第一光栅层19A设置在增粘层114上。基底层19S和第一光栅层19A之间的增粘层114，与第一光栅层19A和第二光栅层19B之间的增粘层114的材质可以相同或不同。可以理解地，由于基底层19S和第二光栅层19B的材质不一定相同，所以为了确保增粘层114在基底层19S和第一光栅层19A之间也能够保持较高的粘接性，增粘层114可以使用适应于基底层19S的粘接材料。

本申请通过在第一光栅层19A和第二光栅层19B之间设置增粘层114，使得第一光栅层19A和第二光栅层19B分隔，所以在制作第二光栅层19B时不会由于压力或冲击力对第一光栅层19A造成影响，降低了第一光栅层19A变形损坏的概率。并且，利用增粘层114具有粘接性的特点，能够在第二光栅层19B与增粘层114连接后保持二者之间的牢固性，从而提高脱模的可靠性。同时，第二光栅层19B可以通过增粘层114粘接在第一光栅层19A上，从而提高了第一光栅层19A和第二光栅层19B连接强度，能够避免第一光栅层19A和第二光栅层19B之间松脱，有利于光波导10A的后续加工。

一种可能的实施方式中，所述增粘层114厚度在0～20nm之间。可以理解地，将增粘层114的厚度控制在该范围内，可以在不影响光波导10A的整体厚度的情况下，确保第一光栅层19A和基底层19S之间的连接强度。当增粘层114的厚度超过这个范围时，容易导致光波导10A的整体厚度过厚，且影响光线的折射。

一种可能的实施方式中，请参考图128和图129，所述第一光栅层19A和所述第二光栅层19B之间具有介质层115。具体而言，介质层115可以位于第一光栅层19A和增粘层114之间。具体介质层115可以设置在第一顶面19AS，介质层115背离第一光栅层19A的表面为介质顶面115S。增粘层114形成在介质顶面115S上。介质层115可以采用在可见光波段具有高透过率的材料。举例而言，可以采用氧化硅、氮化硅、氮化镓和二氧化钛等中的一种或多种，本发明对此不作限定。并且介质层115可以采用半导体制造工艺制作，以满足高量产、高精度的要求。介质层115的制作工艺可以包括涂胶、或曝光、和/或原子层沉积、和/或刻蚀、和/或除胶等工序。

一种可能的实施方式中，所述介质层115的折射率在1.8～2.3之间。介质层115的折射率高，能有效提升光效率，提高具有该光波导10A的电子设备1000的视场角。在其他实施方式中，介质层115的折射率还可以大于2.3。

图130是光线在图129所示的光波导10A中传播的光路示意图。一种可能的实施方式中，第一光栅层 19A背向基底层19S的一侧具有耦入光栅11，第二光栅层19B背向第一光栅层19A的一侧具有耦出光栅12，并且耦入光栅11在基底层19S上的垂直投影与耦出光栅12在基底层19S上的垂直投影具有间隔距离。耦入光栅11和光机20相对，光机20所发射的图像光线通过耦入光栅11进入光波导10A，并通过耦出光栅12耦出光波导10A。耦入光栅11和耦出光栅12均可以为光波导10A上的微纳米结构，具有衍射功能。

图131是图129所示的光波导10A得第一区域A和第二区域B的划分示意图。一种可能的实施方式中，光波导10A包括第一方向X和第二方向Y，第一方向X可以为光波导10A的长度方向，第二方向Y可以为光波导10A的厚度方向。光机和用户均可位于第二方向Y上的同侧。可以理解地，第二方向Y即为近眼显示设备的镜片的厚度方向。其中，基底层19S、第一光栅层19A、介质层115、增粘层114和第二光栅层19B沿光波导10A的第二方向Y依次层叠设置。光波导10A可以包括在第一方向X上并列设置的第一区域A和第二区域B，图131中虚线矩形框代表第一区域A和第二区域B。第一光栅层19A和第二光栅层19B均有至少部分位于第一区域A，并且还有部分位于第二区域B。光机可以与第一区域A正对，用户的眼睛可以与第二区域B正对。以此，光机可以向第一区域A发射图像光线，并经由第一区域A中的光栅结构耦入光波导，在光波导内全反射传播，且传播至第二区域B，并在第二区域B中，通过第二区域中的光栅结构耦出至人眼，形成供用户观看的虚拟图像。

一种可能的实施方式中，请参考图131，所述第一光栅层19A包括第一光栅结构14S1。具体地，第一光栅层19A包括相连接的第一光栅结构14S1和第一光栅层主体19A0，第一光栅结构14S1可以作为耦入光栅，用于将入射光线衍射至光波导内部。第一光栅结构14S1位于第一区域A，第一光栅层主体19A0位于第二区域B。

请参考图132，图132是本申请一种实施方式提供的第一光栅层19A的结构示意图。第一光栅结构14S1包括多个第一光栅单元14S1A。一种实施方式中，第一光栅单元14S1A可以为横截面为三角形的微纳米结构，也可以为其它形态的微纳米结构。在截面图上，多个第一光栅单元14S1A可以沿第一方向X呈周期性排列。相邻两个第一光栅单元14S1A之间形成第一凹槽14S1B。多个第一光栅单元14S1A可以具有相同的高度H1，具有相同的宽度L1，还具有相同的间距。可以理解地，第一光栅单元14S1A的具体形状尺寸可以根据所需折射的光线而具体设置，所以在不同尺寸的光波导10A中第一光栅单元14S1A的形状和尺寸可以不同。第一光栅层主体19A0位于第一光栅结构14S1的右侧，且第一光栅层主体19A0的截面为可以为矩形。第一光栅单元14S1A的高度H1可以与第一光栅层主体19A0的高度H3相同或不同。

图133所示为另一种第一光栅层19A的架构。一种可能的实施方式中，请参考图133，第一光栅单元14S1A的高度H1与第一光栅层主体19A0的高度H3不同。第一光栅层主体19A0的高度H3可以小于第一光栅单元14S1A的高度H1。相邻两个第一光栅单元14S1A之间具有第一凹槽14S1B。一种可能的实施方式中，第一光栅单元14S1A的高度H1可以在100～400nm之间，第一光栅单元14S1A的宽度L1可以在200-600nm之间。一种可能的实施方式中，请参考图132，第一光栅单元14S1A可以包括闪耀角α和反闪耀角β，其中闪耀角α为图中第一光栅单元14S1A右侧斜边与水平面所形成的角，反闪耀角β为图中第一光栅单元14S1A左侧斜边与水平面所形成的角。闪耀角α可以在为20～50°之间，反闪耀角β可以在70～90°之间。

一种可能的实施方式中，第一光栅层19A的折射率在1.6～1.9之间，一种可能的实施方式中，第一光栅层19A厚度在100～400nm之间。第一光栅层19A的折射率高，能有效提升光效率，提高具有该光波导10A的电子设备1000的折射率。在其他实施方式中，第一光栅层19A的折射率还可以大于1.9。同时，控制第一光栅层19A厚度在100～400nm之间能够有效控制光波导10A的整体厚度，实现具有该光波导10A的电子设备1000的轻薄化。

一种可能的实施方式中，请参考图131，第二光栅层19B包括相连接的第二光栅结构14S2和第二光栅层主体19B0，所述第一光栅结构14S1和所述第二光栅结构14S2可以具有不同的结构，所述第一光栅结构14S1和所述第二光栅结构14S2可以具有不同尺寸或周期。具体地，第二光栅结构14S2可以作为耦出光栅，用于将光波导内的光线耦出至人眼。第二光栅结构14S2位于第二区域B，第二光栅层主体19B0位于第一区域A和第二区域B。第二光栅结构14S2在基底层19S上的正投影和第一光栅层主体19A0在基底层19S上的正投影至少部分重合。第二光栅层主体19B0基底层19S上的正投影和第一光栅结构14S1在基底层19S上的正投影至少部分重合。

图134是本申请一种实施方式提供的第二光栅层19B的结构示意图。请参考图134，第二光栅结构14S2包括多个第二光栅单元14S2A。一种实施方式中，第二光栅结构14S2为倾斜光栅，第二光栅单元14S2A 可以为横截面为四边形的微纳米结构。在截面图上，多个第二光栅单元14S2A可以沿光波导10A的第一方向X呈周期性排列。多个第二光栅单元14S2A可以具有相同的高度H2，具有相同的宽度L2，也可以具有相同的间距D2。当然，在其他实施方式中，第二光栅单元14S2A的截面形状还可以为其他形状，或者多个第二光栅单元14S2A的具体尺寸不全相同，具体不做限制。

部分第二光栅层主体19B0位于第二光栅结构14S2的下方，即第二光栅结构14S2形成在部分第二光栅层主体19B0上。第二光栅层主体19B0的截面为可以为矩形。第二光栅层主体19B0具有高度H4。一种可能的实施方式中，第二光栅单元14S2A的高度H2和第二光栅层主体19B0的高度H4之和为第二光栅层19B的高度，第二光栅层19B的高度可以在100～400nm之间。第二光栅单元14S2A的宽度L1可以在200-600nm之间。第二光栅单元14S2A的倾斜角γ可以在20～50°之间。

图135是本申请一种实施方式提供的第二光栅层19B的结构示意图。参阅图135，一种实施方式中，第二光栅层19B可以具有双面光栅结构，即部分第二光栅结构14S2分布在第二光栅层主体19B0的顶面的一侧，部分第二光栅结构14S2分布在第二光栅层主体19B0的底面的一侧。结合参阅图131和图135，一种实施方式中，分布在第二光栅层主体19B0的顶面的第二光栅结构14S2可以位于第二区域B，分布在第二光栅层主体19B0的底面的第二光栅结构14S2可以位于第一区域A。如图135所示，一种实施方式中，分布在第二光栅层主体19B0的底面的第二光栅结构14S2的结构形态与分布在第二光栅层主体19B0的顶面的第二光栅结构14S2的结构形态不同，或者二者的排列周期不同，矢量方向不同。通过这样的不同的光栅架构的设计，可以调制光波导的衍射效率。

图136是本申请一种实施方式提供的第二光栅层19B的结构示意图。参阅图136，一种实施方式中，第二光栅层19B整体的厚度比图135所示的实施方式提供的第二光栅层的整体厚度薄。第二光栅结构14S2的多个第二光栅单元14S2A的顶面和第二光栅层主体19B0的顶面齐平。第二光栅结构14S2所在的第二光栅层19B的底面与第二光栅层主体19B0的底面共面。

图131所示的光波导中，在第一光栅层19A上通过设置介质层115，利用介质层115填充第一光栅结构14S1的第一凹槽14S1B，而且介质层115层叠在第一光栅层19A上构成平坦的表面，即介质顶面115S呈平面状。增粘层114形成在介质顶面115S，且在增粘层114还需要设置第二光栅层19B。通过介质层115构建的平坦的介质顶面115S，为制作增粘层114和第二光栅层19B提供了基础，具有方便制作，容易控制光波导衍射效率的优势。

图137为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。一种实施方式中，参阅图137，基底层19S和第一光栅层19A之间通过增粘层114连接，这层增粘层为平板状架构。第一光栅层19A的结构形态与图133所示的第一光栅层19A的结构形态相同或相似。介质层115呈薄膜状结构。介质层115覆盖在第一光栅层19A的表面，介质层115覆盖第一光栅结构14S1的表面。可以理解为，介质层115为厚度均匀地设置在第一光栅层19A背离基底层19S的表面的层结构。本实施方式中，介质层115不能构建一个平坦的表面来承载第二光栅层19B。介质层115的形态和第一光栅层19A的表面形态一致。本实施方式中，第二光栅层19B和介质层115之间具有增粘层114，这层增粘层114的形态与介质层115的形态一致。

图137所示的实施方式中，第二光栅层19B的底面与第一光栅层19A的顶面的结构形态相适配，以使第二光栅层19B贴合在增粘层114的表面。第二光栅层19B的表面通过与第一光栅层19A上的第一光栅结构14S1的形态一致，使得第二光栅层19B的底面形成光栅结构。可以理解的是，本实施方式中，第二光栅层19B上的第二光栅结构14S2分布在第二光栅层19B的顶面和底面。部分第二光栅结构14S2通过制作工艺形成在第二光栅层19B的顶面，还有部分第二光栅结构14S2是通过第二光栅层19B与第一光栅层19A的结构形成的。图137所示的实施方式提供的光波导具有薄型化的优势，还有利于提升光波导的衍射效率。

图138为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。参阅图138，一种实施方式中，基底层19S和第一光栅层19A之间通过增粘层114连接，这层增粘层为平板状架构。第一光栅层19A的结构形态与图132所示的第一光栅层19A的结构形态相同或相似。介质层115的结构形态与图131中的介质层115的结构形态相同或相似。介质层115层叠在第一光栅层19A上构成平坦的表面，即介质顶面115S呈平面状。增粘层114形成在介质顶面115S。第二光栅层19B和介质层115之间的增粘层114呈平板状架构。本实施方式中，第二光栅层19B的结构形态与图136所示的第二光栅层19B的结构形态相同或相似。

图139为本申请一种实施方式提供的光波导的示意图。参阅图139，一种实施方式中，基底层19S和第一光栅层19A之间通过增粘层114连接，这层增粘层为平板状架构。第一光栅层19A的结构形态与图133所示的第一光栅层19A的结构形态相同或相似。介质层115的结构形态与图137所示的实施方式中的介质层115的结构形态相同或相似。即，介质层115呈薄膜状，覆盖在第一光栅层19A的表面。第二光栅层19B和介质层115之间的增粘层114的结构形态亦与图137所示的实施方式中的增粘层114的结构形态相同或相似。本实施方式中，第二光栅层19B的结构形态与前述实施方式不同。第二光栅层19B的底面亦形成光栅结构。第二光栅层19B上的第二光栅结构14S2分布在第二光栅层19B的顶面和底面。部分第二光栅结构14S2是通过第二光栅层19B与第一光栅层19A的结构形成的。部分第二光栅结构14S2通过制作工艺形成在第二光栅层19B的顶面，如图139所示，分布在第二光栅层19B的顶面的第二光栅结构14S2的顶面与第二光栅层19B的顶面共面，即，分布在第二光栅层19B的顶面的第二光栅结构14S2为内嵌在第二光栅层19B内部的结构。

本申请还提供一种光波导的制作方法，请参考图140，图140是本申请一种实施方式提供的光波导的制作方法流程图。本申请提供的光波导的制作方法用于制备上述各项实施方式中所提供的光波导。一种实施方式中，光波导制作方法具体包括步骤S1～S3。

步骤S1，在基底层上制作第一光栅层。

步骤S2，通过光栅结构模板制作第二光栅层，将第二光栅层制作在第一光栅层背离基底层的一侧，在第一光栅层和第二光栅层之间具有增粘层。

步骤S3，脱模光栅结构模板。

对于步骤S1的具体描述，一种具体的实施方式请参考图141，在基底层19S上制作第一光栅层19A，使得所述第一光栅层19A和所述基底层19S层叠设置。基底层19S可以为玻璃或者树脂等透明度较高的材料制成，基底层19S用于承载第一光栅层19A。第一光栅层19A可以通过纳米压印工艺形成。

如图141所示，在基底层19S上旋涂第一压印材料层112S，第一压印材料层112S具体可以为纳米压印胶。提供第一光栅结构模板412，通过纳米压印工艺，在纳米压印设备上把第一光栅结构模板412压到第一压印材料层112S上，然后固化第一压印材料层112S，脱模后得到第一光栅层19A。

具体而言，第一光栅结构模板412应该可以包括两个部分，分别为对应第一光栅结构14S1的第一模板结构4121，和对应第一光栅层主体19A0的第二模板结构4122。一种实施方式中，第一模板结构4121与第一光栅结构14S1的结构相适配，例如：第一光栅结构14S1呈锯齿状，第一模板结构4121为与第一光栅结构14S1形态互补的锯齿状。第二模板结构4122为与第一光栅层主体19A0相同的平面状。在其他实施方式中，第一光栅结构模板412可以仅有第一模板结构4121，即仅需第一光栅结构模板412按压在第一区域A的第一压印材料层112S，即可得到第一光栅结构14S1。

一种可能的实施方式中，固化第一压印材料层112S的方式可以为：光固化、或热固化、或化学固化等方式。一种可能的实施方式中，固化第一压印材料层112S的方式为紫外光固化，因为紫外光固化的工艺成熟且易于实现量产。

一种可能的实施方式中，第一压印材料层112S为高折射率纳米压印胶材料，例如聚有机硅氧烷类，第一光栅层19A的折射率在1.6～1.9之间。第一光栅层19A的厚度在100～400nm之间，可以理解地，第一光栅层19A的厚度应该指在光波导10A的厚度方向Y上，第一光栅层19A距离基底层19S最远处至距离基底层19S最近处的直线距离。设计第一光栅层19A的折射率在1.6～1.9之间，能有效提升第一光栅层19A的折光效率。并且第一光栅层19A采用纳米压印工艺形成，工艺简单，易于实现量产。

参阅图128和图129，一种可能的实施方式中，在基底层19S上制作第一光栅层19A之前，本申请提供的光波导制作方法还可以包括：在基底层19S上制作增粘层114，第一光栅层19A制作在增粘层114上。增粘层114的在0～20nm之间。可以理解地，将增粘层114的厚度控制在该范围内，可以在不影响光波导10A的整体厚度的情况下，确保第一光栅层19A和基底层19S之间的连接强度。当增粘层114的厚度超过这个范围时，容易导致光波导10A的整体厚度过厚，且影响光线的折射。

对于图140所提供的实施方式中的步骤S2(即通过光栅结构模板制作第二光栅层，在第一光栅层和所述第二光栅层之间具有增粘层)的具体描述如下。

参阅图128和图129，一种可能的实施方式中，增粘层114可以预先制作在第一光栅层19A上，然后在增粘层114上制作第二光栅层19B。

一种可能的实施方式中，请参考图142，图142是图140所示的实施方式中的步骤S2中光栅结构模板制作第二光栅层19B的步骤流程图。通过所述光栅结构模板制作所述第二光栅层19B的步骤，具体包括步骤S21～步骤S24。

步骤S21，在所述第一光栅层上制作介质层。

步骤S22，在所述介质层上涂覆所述增粘层。

步骤S23，在所述增粘层上涂覆第二压印材料层。

步骤S24，通过所述光栅结构模板在所述第二压印材料层上制作所述第二光栅层。

参阅图143，结合图示具体说明图142所提供的实施方式中的第二光栅层的制作方法。

图143所示的压印材料层113S为步骤S23中在增粘层上涂覆的第二压印材料层。图143所示的制作方法为在步骤23的基础上制作第二光栅层的具体方法(即步骤S24的具体描述)。提供第二光栅结构模板413，通过纳米压印工艺，在纳米压印设备上把第二光栅结构模板413压到第二压印材料层113S上，然后固化第二压印材料层113S，脱模后得到第二光栅层19B。

可以理解地，第二光栅结构模板413应该也可以包括为两个部分，分别为对应第二光栅结构14S2的第三模板结构4131，和对应第二光栅层主体19B0的第四模板结构4132。其中，第三模板结构4131与第二光栅结构14S2的形态相适配，具体而言，第二光栅结构14S2为斜条状光栅结构，第三模板结构4131可以为与第二光栅结构14S2互补的斜条状结构。第四模板结构4132可以为与第二光栅层主体19B0相同的平面状。在其他实施方式中，第二光栅结构模板413可以仅有第三模板结构4131，即仅需第二光栅结构模板413按压在第二区域B的第二压印材料层113S，即可得到第二光栅结构14S2。

概括而言，一种具体的实施方式中，第二光栅层19B可以通过纳米压印工艺形成，即提供第二光栅结构模板413，并采用第二压印材料层113S和第二光栅结构模板413共同作用获得第二光栅层19B。其中，第二光栅层19B所使用的材料可以和第一光栅层19A所使用的材料相同或不同。举例而言，第一光栅层19A所使用的材料可以为热固化材料，即通过加热的方式使得第一压印材料层112S固化形成第一光栅层19A。而第二光栅层19B所使用的材料可以为紫外光固化材料，即通过紫外光照射的方式使得第二压印材料层113S固化形成第二光栅层19B。

一种实施方式中，第二压印材料层113S的折射率在1.6～1.9之间，一种可能的实施方式中，第二压印材料层113S厚度在100～400nm之间。第二压印材料层113S的折射率高，能有效提升衍射效率。在其他实施方式中，第二压印材料层113S的折射率还可以大于1.9。同时，控制第二压印材料层113S厚度在100～400nm之间可以确保所得到的第二光栅层19B的厚度不超过该范围的最大值，从而能够有效控制光波导10A的整体厚度，实现光波导10A的轻薄化。

在其他实施方式中，图140所示的实施方式中的步骤S2的具体的制作方法还可以先使用光栅结构模板制作第二光栅层，再通过增粘层将第二光栅层粘接至第一光栅层，然后再脱模光栅结构模板。概括而言，通过将第二光栅层预先制作在光栅结构模板上，使得第一光栅层和第二光栅层的制作步骤可以同时进行，无需依顺序制作各层级结构；在分别制作第一光栅层和第二光栅层后再通过增粘层粘接，以此可以提高制造效率，有助于规模化生产。

一种可能的实施方式中，请参考图144，图144是图140所示的实施方式中的步骤S2中光栅结构模板制作第二光栅层19B在其他实施方式中的步骤流程图。通过所述光栅结构模板制作所述第二光栅层19B的步骤包括步骤S21’～步骤S23’。

步骤S21’，提供所述光栅结构模板。具体地，该步骤所提供的光栅结构模板可以为与第二光栅层相互补的第二光栅结构模板。

步骤S22’，在所述光栅结构模板上制作第二光栅层。具体地，在光栅结构模板上旋涂第二压印材料层，第二压印材料层具体可以为纳米压印胶。所述第一光栅层的材料和所述第二光栅层的材料可以不同，也可以相同。

步骤S23’，通过所述增粘层将连接所述光栅结构模板的所述第二光栅层粘接在所述第一光栅层上。

参阅图145，结合图示具体说明图144所提供的实施方式中的第二光栅层的制作方法。具体地，请参考图145，将第二压印材料层113S涂覆在第二光栅结构模板413上，第二光栅结构模板413上具有用于形成第二光栅结构14S2的微纳结构，第二压印材料层113S和第二光栅结构模板413结合，便在第二压印材料层113S上形成了第二光栅结构14S2。在第二压印材料层113S未固化前，可以在第二压印材料层113S背离第二光栅结构模板413的一面设置增粘层114。然后将第二压印材料层113S连同第二光栅结构模板413一起设置在第一光栅层19A上，再固化第二压印材料层113S。通过该方式设置的增粘层114可以通过第二压印材料层113S可形变的特点完全被覆盖在第一光栅层19A上，提高增粘层114的均匀性。

其它实施方式中，也可以在第一光栅层19A上设置增粘层114。然后将第二压印材料层113S连同第二光栅结构模板413一起设置在第一光栅层19A上，再固化第二压印材料层113S。

可以理解地，在第二压印材料层113S还具有可变形能力时，能够较为容易的将其设置在第一光栅层19A上。并且第二压印材料层113S和第一光栅层19A上的第一光栅结构14S1充分接触，以此第二压印材料层113S朝向第一光栅层19A的一面可以形成与第一光栅结构14S1互补的结构。在第二压印材料层113S固化形成第二光栅层19B后，第二光栅层19B朝向第一光栅层19A一面的表面形态与第一光栅层19A的表面形态相同。

图140所示的实施方式中的步骤S3中，脱模所述光栅结构模板的步骤可以在第二光栅层固化成型后，且通过增粘层和第一光栅层紧密连接后实行。

参阅图137、图138和图139，本申请通过在第一光栅层19A和第二光栅层19B之间设置增粘层114，使得第一光栅层19A和第二光栅层19B分隔，所以在制作第二光栅层19B时不会由于压力或冲击力对第一光栅层19A造成影响，降低了第一光栅层19A变形损坏的概率。并且，利用增粘层114具有粘接性的特点，能够在第二光栅层19B与增粘层114连接后保持二者之间的牢固性，从而提高脱模的可靠性。同时，第二光栅层19B可以通过增粘层114粘接在第一光栅层19A上，从而提高了第一光栅层19A和第二光栅层19B连接强度，能够避免第一光栅层19A和第二光栅层19B之间松脱，有利于光波导10A的后续加工。

参阅图137和图139，在第一光栅层19A上可以通过镀膜工艺制作介质层115。介质层115的厚度在0～50nm之间。具体的镀膜方式可以是电子束蒸镀、磁控溅射、原子层沉积等。通过镀膜工艺形成介质层115更易实现，能提高产品的量产性。一种可能的实施方式中，通过镀膜工艺制作的介质层115可以填充在第一光栅结构14S1的微纳结构的狭缝内。一种可能的实施方式中，所述介质层115的材料包括氧化物或氮化物，具体可以包括氧化硅、氮化硅、氮化镓和二氧化钛中的至少一种。一种可能的实施方式中，介质层115的材料可以为二氧化钛。一种可能的实施方式中，所述介质层115的折射率在1.8～2.3之间。

一种可能的实施方式中，介质层115也可以通过涂覆的方向形成在第一光栅层19A上，介质层115的厚度可以在100～400nm之间。

参阅图137、图138和图139，本申请提供的光波导制作方法包括在所述介质层115上涂覆所述增粘层114。所述增粘层114的厚度在0～20nm之间。可以理解地，将增粘层114的厚度控制在该范围内，可以在不影响光波导10A的整体厚度的情况下，确保第一光栅层19A和基底层19S之间的连接强度。当增粘层114的厚度超过这个范围时，容易导致光波导10A的整体厚度过厚，且影响光线的折射。增粘层114用于与第二光栅层结合。

本申请通过在涂覆增粘层114前在第一光栅层19A上制作介质层115，使得介质层115可以对第一光栅层19A形成力学保护，确保在压印第二光栅层19B的过程中第一光栅层19A不易变形。同时通过在第一光栅层19A表面制作介质层115还能够提高光线在第一光栅层19A的折射率，从而实现光波导10A的优异光学性能。

一种可能的实施方式中，通过所述增粘层将连接所述光栅结构模板的所述第二光栅层粘接在所述第一光栅层上的过程中，所述增粘层和所述第一光栅层可以直接接触，即增粘层和第一光栅层之间不设置介质层，可以实现光波导的减薄效果，以此在各层级厚度不变的情况下降低光波导的厚度。

参阅图143和图145所示的实施方式，通过所述光栅结构模板制作所述第二光栅层19B的步骤之前，光波导制作方法包括：对第二光栅结构模板413的工作表面做抗粘处理，通过第二光栅结构模板413在所述第二压印材料层113S上制作所述第二光栅层19B的过程中，第二光栅结构模板413的工作表面和所述第二压印材料层接触。具体地，第二光栅结构模板413的工作表面可以为第二光栅结构模板413上与第二压印材料层113S接触的表面。对工作表面进行抗粘处理是为了能够更为顺利的脱模，避免第二光栅层19B与第二光栅结构模板413粘连，防止破坏第二光栅结构14S2。抗粘处理的具体形式不做具体限制。举例而言，抗粘处理可以为对第二光栅结构模板413的工作表面进行蒸镀或浸润氟化物处理，从而便于脱模。在其他实施方式中，还可以为对工作表面涂覆抗粘剂，例如石蜡或是润滑油。

一种可能的实施方式中，在所述第一光栅层上制作介质层的步骤还包括：通过化学机械研磨工艺对所述介质层进度表面处理。具体地，可以对介质层的介质顶面进行表面处理，处理的目的在于提高该表面的粗糙度，从而提高介质层表面的吸附力，增加介质层和增粘层之间的结合力，避免增粘层脱落。

一种可能的实施方式中，在所述基底层上制作所述第一光栅层过程中，通过纳米压印工艺在所述第一压印材料层上形成第一光栅层，在这个过程中，第一压印材料承受的力为第一压力。通过增粘层将连接所述光栅结构模板的第二光栅层粘接在第一光栅层上的过程中，所述第一光栅层和所述第二光栅层承受的力为第二压力。第二压力小于等于第一压力。可以理解地，通过纳米压印工艺制作的第一光栅层和第二光栅层均可以具有微纳米结构，在制作第一光栅层时，第一光栅层的下方为基底层，且基底层不具备微纳米结构，所以为了保证第一光栅层成型可以使用较大的第一压力。而在第一光栅层上制作第二光栅层时，第一光栅层上具备第一光栅结构，第一光栅结构为微纳米结构，为了防止压印力过大而破坏第一光栅结构，本申请限定第二压力小于等于第一压力，能够实现在制作过程中保护第一光栅层上的第一光栅结构。

方案十一：波导基底和保护层之间填充保护和减反结构

一种可能的实施方式中，请参考图146，光波导10A包括耦入光栅11和耦出光栅12。耦入光栅11和耦出光栅12均可以为光波导10A上的微纳米结构，具有反光和透光的能力。耦入光栅11和耦出光栅12可以位于镜片10上相同的一面或分别位于镜片10上相背的两面上。耦入光栅11和光机20相对，光机20所发射的光线投射至耦入光栅11上，入射光线通过耦入光栅11进入光波导10A，在光波导10A内进行全反射传播，并通过耦出光栅12投影至人眼，使人跟看到虚拟图像。

图147为一种光波导10A的截面示意图，光波导10A包括依次层叠设置光波导主体111、第一减反层112、填充主体层113、第二减反层114和表面保护层115，所述第一减反层112位于在所述光波导主体111和所述填充主体层113之间，所述填充主体层113的折射率和空气的折射率之间的差在第一预设范围内，所述第二减反层114位于所述填充主体层113和所述表面保护层115之间，所述第二减反层114的折射率呈渐变趋势变化，所述第二减反层114与所述填充主体层113邻近的部分的折射率和所述填充主体层113之间的折射率差在第二预设范围内，所述第二减反层114与所述表面保护层115邻近的部分的折射率和所述表面保护层115之间的折射率差在第三预设范围内。

本申请通过在表面保护层115和光波导主体111之间设置填充主体层113，由于填充主体层113的折射率较小，例如接近空气，填充主体层113的折射率和表面保护层115的折射率之间存在折射率差，填充主体层113的折射率和光波导主体111之间的折射率之间亦存在折射率差，若不设置第一减反层112和第二减反层114，在填充主体层113和光波导主体111之间连接的位置及在填充主体层113和表面保护层115之间的连接位置均会有光线反射，此反射影响光波导的透光性。因此，本申请通过设置第一减反层112和第二减反层114实现光波导整体的减反射效果。

对于第一减反层112而言，可以为单层膜层架构，此情况下，第一减反层112的折射率跟上下两个界面的介质(填充主体层113和光波导主体111)折射率相关，估算为两者(填充主体层113的折射率和光波导主体111的折射率)乘积开平方，第一减反层112的厚度为入射波长的1/4。第一减反层112也可以为多层膜结构，若为多层膜结构，要求多层膜层的等效折射率为上述值，才能达到界面处反射率较低(理论上减为0)，起到该表面处减反的作用。

具体地，图147和图148所示的光波导10A包括：自下而上依次分布的光波导主体111、第一减反层112、填充主体层113、第二减反层114和表面保护层115。其中图148为图147的结构爆炸示意图，光波导主体111可以为一种光波导晶圆，并包括相背离的第一表面1111和第二表面1112，第一减反层112设置在第二表面1112上。光波导主体111一方面用于接收光机的入射光线且将此入射光线耦入，使入射光线在其中进行全反射传播，并耦出至人眼形成虚拟图像。具体而言，光波导主体111包括耦入光栅、耦出光栅及波导基底，耦入光栅用于接收光机发送的入射光线，并将入射光线耦入波导基底内，且在波导基底内进行全反射传播，在波导基底内传播的光线遇到耦出光栅时，耦出光栅将光线耦出至人眼，形成虚拟图像。另一方面，光波导主体111用于透射环境光。

图147和图148示意性地表达一种实施方式提供的光波导10A的厚度方向上截面图，可以理解地，光波导主体111整体的面积或外轮廓的形状不做具体限制。制作光波导主体111的材料可以为硅或二氧化硅等，具体不做限制。光波导主体111可以具有透光性，一种可能的实施方式中，光波导主体111的折射率为1.9。在其他实施方式中，光波导主体111的折射率还可以为1.7、或1.8、或2.0。

一种可能的实施方式中，请参考图147和图148，第一减反层112包括相背离的第三表面1121和第四表面1122，其中第三表面1121和第二表面1112相接触。第一减反层112可以由一种透光材料制成，并且制作第一减反层112的材料的折射率可以接近于空气的折射率。可以理解地，折射率是光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比。材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强，但是长期使用高折射率的材料作为镜片可能会对眼睛有一定的损害，长期配戴可能会导致视觉质量下降，眼睛看不清楚物体，导致色散加重，对于视力也会造成影响。所以为了确保近眼显示设备的安全性，本申请中使用低折射率的材料作为第一减反层112。举例而言，制作第一减反层112的材料为硅氧烷聚合物。并且第一减反层112的折射率可以为1.37。当然，在其他实施方式中第一减反层112的折射率还可以为1.2、或1.3、或1.4等。

一种可能的实施方式中，制作第一减反层112的材料还可以具有较低的雾度。雾度(haze)是偏离入射光2.5°角以上的透射光强占总透射光强的百分数，雾度越大意味着薄膜光泽以及透明度尤其成像度下降。所以本申请在选取制作第一减反层112的材料时，还需考虑材料的雾度，以此提高第一减反层112的透明度还成像效果。举例而言，第一减反层112的雾度可以低于1％。

一种可能的实施方式中，制作第一减反层112的工艺方法包括但不限于电子束蒸镀、溅射、原子层沉积(ALD，Atomic Layer Deposition)、物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)、化学气相沉积(CVD，Chemical Vapour Deposition)等。

一种可能的实施方式中，所述第一减反层112通过镀膜的方式形成在所述光波导主体111的表面。并且，所述第一减反层112的厚度可以为137.5nm。

一种可能的实施方式中，请参考图147和图148，填充主体层113包括相背离的第五表面1131和第六表面1132，其中第五表面1131和第四表面1122相接触。填充主体层113也可以由一种透光材料制成，且具有低折射率和低雾度。一种可能的实施方式中，填充主体层113的折射率和空气的折射率之间的差在第一预设范围内。举例而言，第一预设范围可以为0.1～0.4。由于空气的折射率为1，所以填充主体层113的折射率可以在1.1～1.4之间。一种可能的实施方式中，所述第一预设范围为小于等于0.25的范围。举例而言，填充主体层的折射率可以在1.1～1.25的范围。将填充主体层的折射率控制在小于等于0.25的范围内，主要为在实现光波导主体与表面保护层之间的填充保护，使光波导主体与表面保护层相对固定的同时，填充主体层的折射率趋近于空气的折射率，可以不影响光波导的视场角。

填充主体层113的雾度可以小于1％。一种可能的实施方式中，制作填充主体层113的材料也可以为硅氧烷聚合物。但是由于硅氧烷聚合物包括多种分子结构类型，所以制作填充主体层113所使用的硅氧烷聚合物可以与第一减反层112相同或不同。

一种可能的实施方式中，请参考图147和图148，第二减反层114包括相背离的第七表面1141和第八表面1142，表面保护层115包括第九表面1151，其中第七表面1141和第六表面1132相接触，第八表面1142与第九表面1151相接触。第二减反层114也可以由一种透光材料制成，且具有低折射率和低雾度。一种可能的实施方式中，第二减反层114的折射率可以自下而上呈渐变趋势变化。

一种实施方式中，第二减反层114的第七表面1141与填充主体层113的第六表面1132的折射率差在第二预设范围内。一种可能的实施方式中，所述第二预设范围为小于等于0.1的范围。第二减反层114的第八表面1142与表面保护层115的第九表面1151的折射率差在第三预设范围内。一种可能的实施方式中，所述第三预设范围为小于等于0.1的范围。本申请通过限定第二预设范围和第三预设范围小于等于0.1，能够使得第二减反层相背两面的折射率可以与相连接的层级的折射率趋近，以此能够减少不同层级之间的反射效果，从而利用第二减反层实现减反效果，增强光波导的整体光学透过效率。

一种可能的实施方式中，表面保护层115的折射率可以为1.4，例如表面保护层115为玻璃材质或树脂材质。本申请不限定表面保护层115的折射率，可以根据光波导具体的应用环境选择不同的表面保护层，表面保护层115的折射率也随着材质、尺寸等变化而不同。

本申请通过在光波导主体111和表面保护层115之间设置填充主体层113，能够实现对光波导主体111和表面保护层115的支撑和保护，避免光波导主体111受环境因素影响光学性能；由于填充主体层113和光波导主体111之间邻接的表面，以及表面保护层115和填充主体之间邻接的表面均会产生光的反射，影响光波导10A的透过率，所以本申请还在光波导主体111和填充主体层113之间设置第一减反层112，在填充主体层113和表面保护层115之间设置第二减反层114以解决光反射问题，第一减反层112可以为镀膜的方式形成在光波导主体111的表面，通过光干涉原理实现光波导主体111的全反射，第一减反层112可以改善光波导界面处的散射吸收问题，增加该界面处的减反增透效果。第二减反层114具渐变的折射率的方案，在表面保护层115和填充主体层113之间形成梯度变化的折射率设计，解决表面保护层115和填充主体层113之间的光反射问题，提升光波导10A的透光性。由于光波导主体111表面会形成用于传到光线的光栅结构(包括耦入光栅、耦出光栅、中继光栅)，例如，光栅结构的类型可以为浮雕光栅，所以在光波导主体111和表面保护层115之间设置填充主体层113可以保护光栅结构不被剐蹭刮伤，提升光波导主体111的使用寿命，保证衍射效率。

一种可能的实施方式中，所述第一预设范围为小于等于0.25的范围。举例而言，填充主体层113的折射率可以在1.1～1.25的范围。所以第一预设范围应该为小于等于0.25的范围。将填充主体层113的折射率控制在上述范围内，主要为在实现光波导主体111与表面保护层115之间的填充保护，使光波导主体111与表面保护层115相对固定的同时，填充主体层113的折射率趋近于空气的折射率，可以不影响光波导10A的视场角。

一种可能的实施方式中，第二减反层114的折射率可以在1.1～1.4的范围内渐变。如填充主体层113的折射率为1.1时，第七表面1141的折射率也可以为1.1或趋近于1.1；或者，当填充主体层113的折射率为1.25时，第七表面1141的折射率也可以为1.25或趋近于1.25。一种可能的实施方式中，表面保护层115的折射率为1.4，第八表面1142的折射率可以为1.4或趋近于1.4。第二预设范围和第三预设范围均为小于等于0.1的范围。本申请具体实施方式能够使得第二减反层114相背两面的折射率可以与相连接的层级的折射率趋近，以此能够减少不同层级之间的反射效果，从而利用第二减反层114实现减反效果，增强光波导10A的整体光学透过效率。

一种可能的实施方式中，所述填充主体层113的折射率和空气的折射率之间的差在0.1～0.25之间。一种可能的实施方式中，所述填充主体层113的厚度在30～50μm之间。具体地，控制填充主体层113的折射率和厚度，避免填充主体层113的折射率过大，从而有利于控制光波导10A整体的折射率在合适的范围内，避免用户视力受损。本方案通过对填充主体层113的厚度的约束，可以有效地实现对光波导主体111的支撑，避免光波导10A过厚或过薄。

一种可能的实施方式中，请参考图149，所述填充主体层113包括基底113A和折光介质113B，所述折光介质113B分散在所述基底113A内。基底113A的具体材质可以为硅氧烷聚合物。折光介质113B的具体形式不做限制，可以为颗粒状的微球，也可以是形成在填充主体层113内的空心区域。举例而言，折光介质113B可以是颗粒材料，并且折光介质113B的折射率可以与基底113A的折射率不同。分散在基底113A内的遮光介质可以用于调节填充主体层113的折射率，例如，可以实现得填充主体层113的折射率接近空气的折射率。可以理解地，基底113A的材质可以与第一减反层112的材质相同，均使用折射率为1.37的硅氧烷聚合物。然而，为了使得填充主体层113的折射率与第一减反层112的折射率不同，所以可以通过加入折射率更低的折光介质113B降低填充主体层113的折射率。

一种可能的实施方式中，请参考图149，折光介质113B为树脂颗粒。使用树脂颗粒作为折光介质113B的原因是树脂颗粒具有较好的透光性，对可见光的透光性高。因此加入树脂颗粒到基底113A中，不会影响填充主体层113的透光性。并且使用树脂颗粒作为折光介质113B还有利于填充主体层113结构的稳定性，因为树脂颗粒与硅氧烷聚合物的化学性质相近，所以在填充主体层113制作成型后，基底113A和折光介质113B之间不容易分离，基底113A和折光介质113B之间的粘合性更好，易于封装。

一种可能的实施方式中，所述树脂颗粒的折射率为1。可以通过选用折射率较低的树脂颗粒作为折光介质113B，然后通过调节树脂颗粒在基底113A内的含量和分布情况，从而达到控制填充主体层113的折射率的目的。

一种可能的实施方式中，所述树脂颗粒的粒径在0.1～100μm之间。树脂颗粒的外观形状可以为圆球形，并且通过喷雾造粒的方法制作成型。控制树脂颗粒的粒径在上述范围内，有利于填充主体层113的成型，且树脂颗粒的制造难度较低，易于工业化生产。当树脂颗粒的粒径小于上述范围时，树脂颗粒的尺寸过小，制造难度加大；当树脂颗粒的粒径大于上述范围时，树脂颗粒的尺寸过大，不利于填充主体层113的成型。

一种可能的实施方式中，请参考图149，所述树脂颗粒为内部空心结构。具体地，树脂颗粒可以为核壳结构，其外壳为树脂材料成型，内核可以为空气。此设计的目的在于使得树脂颗粒的折射率能够更为接近空气。当然，在其他实施方式中，树脂颗粒还可以为实心的核壳结构。举例而言，树脂颗粒的外壳为树脂材料成型，内核可以为其他接近空气折射率的材料支撑。

一种可能的实施方式中，所述基底113A的折射率为1.4。具体地，基底113A的折射率可以为1.4左右，如上述实施方式所述，基底113A的材质可以与第一减反层112的材质相同的硅氧烷聚合物。使用与第一减反层112的材质相同的硅氧烷聚合物的原因是，利用相同材质作为基底113A的填充主体层113更容易与第一减反层112粘合，能够避免由于材料不同而出现的层分离现象。并且，还可以减少更换材料的步骤，同种材料易于获取，有利于工业化生产和降低成本。

一种可能的实施方式中，请参考图150，所述填充主体层113为气凝胶。具体地，气凝胶是指通过溶胶凝胶法，采用干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料，并且气凝胶的密度极低。由于气凝胶的成型方式和多孔的特性，所以使用气凝胶作为填充主体层113，更容易控制其折射率范围内。填充主体层113为类似气凝胶的多孔固态材料，一方面可以保证填充主体层113的折射率接近空气，另一方面，也使填充主体层113具有支撑的作用，填充主体层113在表面保护层115和光波导主体111 之间能够对表面保护层115提供较好的缓冲和支撑作为，保护表面保护层115，避免表面保护层115受外力损坏。一种可能的实施方式中，填充主体层113可以为通过正硅酸酯、甲基三甲氧基硅烷等硅源制作的气凝胶。通过以气凝胶为填充主体层113，不但可以节省混合基底113A和折光介质113B的步骤，减少制备工艺；还可以降低填充主体层113的制造成本。

一种可能的实施方式中，所述第二减反层114的折射率在1.1～1.4之间。一种可能的实施方式中，所述第二减反层114的厚度在1～2μm之间。具体地，控制第二减反层114的折射率和厚度，避免第二减反层114的折射率过大，从而有利于控制光波导10A整体的折射率在合适的范围内，避免用户视力受损。

图151为一种可能的实施方式中第二减反层114的截面结构示意图，所述第二减反层114包括多个层叠设置的第二减反子层114A，任意相邻两层所述第二减反子层114A的折射率之间的差在预设范围内。举例而言，图152为一种具有四层第二减反子层114A的结构示意图，第二减反层114自第七表面1141向第八表面1142的方向上，可以依次包括第二减反子层A1、第二减反子层A2、第二减反子层A3、第二减反子层A4。并且第二减反子层A1朝向填充主体层113的一面为第七表面1141，第二减反子层A4朝向表面保护层115的一面为第八表面1142。任意相邻两层第二减反子层114A的折射率之间的差在预设范围(例如0.1或0.05)内。该预设范围内可以根据第二减反层114的具体设计需求而确定。例如，第二减反子层A1的折射率与第二减反子层A2的折射率差为0.1；第二减反子层A1的折射率可以为1.1，第二减反子层A2的折射率可以为1.2。当然在其他实施方式中，还可以为其他的数值。即可以理解为第二减反子层114A的折射率均不相同。在其他实施方式中，第二减反子层114A的数量还可以为更多或更少，具体不做限制。

一种可能的实施方式中，自所述光波导主体111至所述表面保护层115的方向上，多个所述第二减反子层114A的折射率沿梯度递增。举例而言，第二减反子A1的折射率可以为1.1，第二减反子层A2的折射率可以为1.2、第二减反子层A3的折射率可以为1.3、第二减反子层A4的折射率可以为1.4。所以，任意相邻两层第二减反子层114A的折射率之间的差可以为0.1。在其他实施方式中，任意相邻两层第二减反子层114A的折射率之间的差可以为0.2或0.05，具体不做限制。

图153为一种可能的实施方式中第二减反层114的截面结构示意图，第二减反子层114A均由气凝胶制备而成。并且如图所示，每层中的孔隙率可以不同。可以理解地，图中六边形仅为气孔示意图，并非气孔的实际形状。

通过将第二减反层114设计为多个第二减反子层114A的方式，有利于第二减反层114的分步多次制备，提高第二减反层114的成型精度，并且第二减反子层114A的折射率不全相同，有利于通过多种不同的折射率逐步减少光线反射。

一种可能的实施方式中，所述第二减反层114和所述填充主体层113的材料相同，密度不同。具体地，制作第二减反层114的材料可以为上述实施方式中的硅氧烷聚合物和折光介质113B的混合，所以第二减反层114的材质可以和填充主体层113的材料相同。但是为了设计第二减反层114和填充主体层113的折射率不同，所以硅氧烷聚合物和折光介质113B的比例不同，导致二者的密度不同。在其他实施方式中，第二减反层114还可以为气凝胶。通过调节气凝胶中孔洞密度可以制作出不同折射率的第二减反子层114A。

一种可能的实施方式中，所述第二减反层114和所述填充主体层113通过同样的制作工艺形成。

一种可能的实施方式中，请参考图154，填充主体层113可以为上述实施方式中的树脂颗粒和硅氧烷聚合物制作而成，第二减反层114可以为上述实施方式中的气凝胶制作而成。当然，请参考图155，在其他实施方式中，填充主体层113可以为上述实施方式中的气凝胶制作而成，第二减反层114可以为上述实施方式中的树脂颗粒和硅氧烷聚合物制作而成。可以理解地，本申请提供了两种不同类型的膜层结构，分别为具有基底113A和折光介质113B的膜层结构，和气凝胶膜层结构。填充主体层113和第二减反层114可以通过两种膜层结构中任一种构成，也可以通过两种膜层结构组合构成。

一种可能的实施方式中，请参考图156，可以在第二减反层与表面保护层制作一层50nm以内的增粘层116，用于增加两者之间的封装强度。

本申请还提供一种光波导10A的制备方法，请参考图157，图157是本申请一种实施方式提供的光波导10A的制备方法流程图。具体制备上述各项实施方式中所提供的光波导10A。制备方法具体包括步骤S1～S3。

步骤S1，在光波导主体上制作第一减反层，使得所述第一减反层和所述光波导主体叠设置。

具体地，提供光波导主体，并在光波导主体上制作第一减反射层。第一减反层应该为上述实施方式中的硅氧烷聚合物制成。第一减反层可以通过电子束蒸镀工艺和/或溅射和/或ALD工艺和/或PVD工艺和/或CVD工艺制作成型。并且第一减反层的折射率可以为1.37，且厚度为137.5nm。

一种可能的实施方式中，第一减反层可以通过多次制作成型。举例而言，第一减反层可以为多层结构，可以通过上述工艺中的一种或多种分别制作多层子系减反层，多层子系减反层共同组成第一减反层。并且每一子系减反层的折射率可以相同，均为1.37，以此确保第一减反层各处的折射率均相同。但是，多层子系减反层的厚度可以相同也可以不全相同。其原因在于，第一减反层可以通过多次制作，以使得第一减反层的厚度可以精准，所以每一子系减反层的厚度可以依据之前子系减反层的厚度总和而确定。多次制作成型的好处在于可以精准调控第一减反层的厚度，也可通过该方式制作出不同厚度规格的第一减反层用于不同规格需求的光波导中。

步骤S2，在所述第一减反层背离所述光波导主体的一侧制作填充主体层。

具体地，请参考图158和图160，步骤S2可以包括步骤S21～S23，且具体如下所示。

步骤S21，在基底材料中加入折光介质，并均匀混合得到填充主体材料。其中，基底材料可以为上述中的折射率为1.4的硅氧烷聚合物。在硅氧烷聚合物溶液中加入折光介质。通过折光介质的与基底材料的配比调控出折射率在1-1～1.25范围内的填充主体材料。

一种可能的实施方式中，基底材料还可以是折射率为1.5的硅氧烷聚合物或1.3的硅氧烷聚合物。选用硅氧烷聚合物的原因在于其透光性较好且成本低廉。并且，填充主体层的基底材料与第一减反层相同或相近，更有利于制作成型。当然，在其他实施方式中，还可以选用其他材料作为基底材料，具体不作限制。可以理解地，本申请使用基底材料和折光介质制作填充主体层的原因在于，可以通过调控配比提供折射率范围较大的材料。相对于使用单一材料制作的方式而言，为了满足较大折射率范围的需求，所以需要提供多种折射率不同的单一材料，成本较高。而通过调控的方式，所需的原料种类少，可以降低成本。

一种可能的实施方式中，基底材料和折光介质的混合方式可以是使用高剪切混合器或三辊轧机充分混合。上述混合方式已经是较为成熟的技术，易于工业化。

步骤S22，通过多次匀胶法、或辊涂超声喷雾法、或空气喷雾法、或提拉法在所述第一减反层上涂覆所述填充主体材料。涂覆填充主体材料的厚度可以为30～50μm。

步骤S23，将所述填充主体材料固化，得到所述填充主体层。

具体地，请参考图160，可以将制备好第一减反层的光波导主体固定在一个旋涂基台上，旋涂基台是一个表面上有很多真空孔以便固定硅片的平的金属或聚四氯乙烯盘。将填充主体材料设置在第一减反层背向旋涂基台的一面，然后通过旋转旋涂基台使得光波导主体和第一减反层旋转后得到一层均匀平铺的填充主体材料。然后在步骤S23中可以通过UV光照射的方式，使得催化剂与硅氧烷聚合物中的官能团交联，从而现实填充主体材料固化，以形成均匀填充主体层。当然，在其他实施方式中，步骤S23中的固化方式还可以为热固化或化学固。可以理解地，步骤S23的目的在于将填充主体材料固化，形成完整的固体膜结构，所以具体固化方式不做限制。

一种可能的实施方式中，请参考图159和图160，在基底材料中加入折光介质的步骤还可以包括制作折光介质，具体如下。

步骤S211，将折光材料加入分散液中，并均匀混合。具体地，折光材料可以为水溶性树脂，分散液可以为纯净水。通过充分搅拌，水溶性树脂可以溶解在纯净水中。选用水溶性树脂的好处在于，此类材料的获取工艺和使用方法较为成熟，且获取成本低廉。同时，水溶性树脂以水位溶剂，不会产生化学污染，有较好的环保属性。

步骤S212，通过喷雾造粒法将所述折光材料制作得到所述折光介质，所述折光介质的粒径在0.1～100μm之间。具体地，喷雾造粒法是通过喷雾干燥机的机械作用，将需干燥的物料，分散成很细的像雾一样的微粒，在微粒与热空气接触的瞬间将大部分水分除去，使物料中的固体物质干燥成粉末。喷雾干燥相比于普通干燥而言，多了造粒的功能，能减小成品颗粒尺寸且形貌相对规整。一种可能的实施方式中，喷雾干燥的温度可以为100℃-130℃，喷料速度为10mL/min-30mL/min。上述实施方式中所提供的分散液沸点为100℃，所以为了充分去分散液得到折光介质，可以将干燥喷雾机的温度设置在100℃以上，且不高于130℃。当干燥温度低于该范围的下限时，干燥温度不足，会造成分散液去除不充分，干燥腔体中出现大量液滴，达不到干燥的目的。当干燥温度高于该范围的上限时，可能会导致折光介质受热过高从而被熔化。

一种可能的实施方式中，请参考图161和图162，填充主体层还可以为气凝胶，所以在所述第一减反层背离所述光波导主体的一侧制作填充主体层可以包括如下步骤。

步骤S21’，在溶剂中加入硅源材料，并涂覆在所述第一减反层上。具体地，硅源材料可以为气凝胶的前驱体溶液。请参考图162，具体制备方式可以为，将硅源和溶剂按特定体积比分数混合，并且硅源和溶剂体积比可以根据折射率的需求设定，本申请不做限制。然后加入碱性催化剂，以使得硅源可以水解缩合，从而得到具有流动性的硅源材料。然后将制备好第一减反层的光波导主体放在旋涂基台上，通过旋转旋涂基台，将硅原材料均匀涂覆在第一减反层上等待下一步骤。其中，硅源包括正硅酸酯、甲基三甲氧基硅烷等中的一种或多种，溶剂包括甲醇、乙醇和水中的一种或多种。

步骤S22’，通过酸碱两步法和酒精超临界干燥法将所述硅源材料固化，得到所述填充主体层。具体地，在硅原材料涂覆在第一减反层上后，可以通过超临界干燥法将硅源材料固化，从而可以得到由气凝胶构成的填充主体层。

上述步骤的目的在于，以气凝胶作为填充主体层，并且气凝胶中气孔可调的特性，通过超临界干燥法在第一减反层上制作出具有符合折射率要求的气凝胶，相对于上述实施方式中的基底和折光介质，制作气凝胶的步骤简单，且材料成本较低。

请参考图157，本申请提供的制备方法还包括步骤S3，在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作第二减反层，所述第二减反层的折射率呈渐变趋势变化。

具体地，制作第二减反层可以包括在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作多个层叠设置的第二减反子层，自所述光波导主体至所述表面保护层的方向上，多个所述第二减反子层的折射率沿梯度递增。多个第二减反子层可以通过分步制作的方式逐个制作，并且可以通过调节制作第二减反子层的原料属性，从而获得不同折射率的第二减反子层。

一种可能的实施方式中，请参考图163和图164，在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作多个层叠设置的第二减反子层的步骤包括：

步骤S31，在基底材料中加入折光介质，并均匀混合得到填充主体材料。该步骤的具体实现方式可以参照步骤S21。

步骤S32，将所述填充主体材料和所述基底材料按预设比例混合后得到多组第二减反材料，多组所述第二减反材料的折射率不同。具体地，可以在上述步骤的基础上，向填充主体材料内添加基底材料，该步骤的实现方式类似于稀释。通过添加不同比例的基底材料从而可以获得不同折射率的第二减反材料。举例而言，请参考图164，提供多组填充主体材料，然后分别在多组填充主体材料内添加不同质量的基底材料，充分搅拌后获得多组折射率不同的减反材料。填充主体材料的折射率可以在1.1～1.25的范围内。然后通过添加折射率为1.4的基底材料，可以提升其所混合的材料的折射率。以此可以获得折射率在1.1～1.4范围内的第二减反材料。

步骤S33，在所述填充主体层上依次涂覆并固化多组所述第二减反材料，得到多个层叠设置的所述第二减反子层。该步骤可以通过多次匀胶法实现，具体可以参照步骤S22，即在旋涂基台上通过旋转涂覆成膜的方式，平铺第二减反材料。根据上述步骤制得的多种折射率的第二减反材料并按照折射率由小至大，通过多次的旋涂和固化，可以得到多个层叠设置的第二减反子层。并且每一层第二减反子层的厚度可以相同或不同。一种可能的实施方式中，第二减反层的总厚度应该在1～2μm。所以第二减反子层的厚度可以为0.3μm、或0.5μm、或0.8μm。

以上述步骤S31～步骤S33所提供的方法制作第二减反子层，其特点在于可以利用上述实施方式中所提供的填充主体材料，辅以不同比例的基底材料，从而调配出多种不同折射率的第二减反材料，优势在于无需新增配料，利用填充主体层的现有材料即可继续制备，且无需改动工艺生产线，适用于大批量生产，成本可控。

一种可能的实施方式中，请参考图165，第二减反子层还可以为气凝胶，在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作多个层叠设置的第二减反子层的步骤可以包括：

步骤S31’，在溶剂中加入硅源材料，得到多组第二减反材料，多组所述第二减反材料中所述硅源材料和所述溶剂的体积比不同。该步骤的具体实现方式可以参照步骤S21’。

步骤S32’，在所述填充主体层上依次涂覆并固化多组所述第二减反材料，得到多个层叠设置的所述第二减反子层。该步骤的具体实现方式可以参照步骤S22’。根据上述步骤制得的多种折射率的第二减反材料并按照折射率由小至大，通过多次的超临界干燥，可以得到多个层叠设置的第二减反子层，并且每一层第二减反子层的厚度可以相同或不同。

以上述步骤所提供的方法制作第二减反子层，其特点在于可以利用上述实施方式中所提供的填充主体材料，辅以不同比例的硅源材料，即可以通过不同浓度配比的第二减反材料制作出多种孔隙率的气凝胶，优势在于无需新增配料，利用填充主体层的现有材料即可继续制备，且无需改动工艺生产线，适用于大批量生产，成本可控。

请参考图156和图157，本申请提供的制备方法还包括步骤S4，在所述第二减反层背离所述填充主体层的一侧制作表面保护层。具体地，可以在第二减反层与表面保护层制作一层50nm以内的增粘层，从而增加两者之间的封装强度。

方案十二：柔性光波导及制作方法

本申请一种实施方式提供的光波导的波导基底为硬质板状，例如，波导基底的制作过程是在硬质的玻璃基板上设置高折波导材料形成波导基底，玻璃基板本身就是硬质板状，以玻璃基板为承载体制作形成的光波导自然也是硬质板状，形成在波导基底上的光栅结构也随之成为硬质状。呈硬质平板状的光波导没有柔性，不能弯曲。

光波导应用在近眼显示设备中，例如AR眼镜，一方面需要能将光机的入射光投射至人跟形成虚拟图像，另一方面需要和近眼显示设备的镜片结构，具有透过环境光的功能。众多情况下，镜片需要具有曲面形态，例如用于近视眼的镜片。对于平板状硬质的光波导而言，与具有曲面的镜片结合的过程中，由于光波导的硬质特性，无法弯曲，无法匹配镜片的曲面的外形，镜片的厚度就需要足够大，以使镜片可以和平板状的硬质光波导结合且连接为一体。这样的设计会导致镜片厚且重，在镜片轻薄的设计方面形成障碍。

本申请具体实施方式提供一种光波导及光波导的制作方法。光波导具有柔性，能够任意弯曲，可以匹配不同曲面形态的镜片，有利于镜片的轻薄设计。

一种实施方式中，参阅图166，本申请提供的光波导10A具有变形特性，以使得所述光波导10A能够适配所述近眼显示设备的不同曲率的镜片。光波导10A包括第一波导基底19S1和形成在所述第一波导基底19S1的表面的第一光栅结构14S1。第一波导基底19S1用于光路的全反射，第一光栅结构14S1可以用于光的衍射，例如，第一光栅结构14S1可以为耦入光栅、耦出光栅，通过耦入光栅将光机投射的入射光线耦入第一波导基底19S1，入射光线进入第一波导基底19S1后在第一波导基底19S1中进行全反射传播，光线传播至耦出光栅位置时，由耦出光栅耦出至人眼，形成虚拟图像。本实施方式中，第一波导基底19S1和第一光栅结构14S1均呈柔性，可以理解为光波导10S中所有的结构均为柔性，以使光波导10S可以任意弯曲，以匹配不同曲率的镜片，实现镜片的轻薄化，带来近眼显示设备的轻量化。

图166所示为光波导10A的一种展平状态下的示意图，光波导10A未与镜片结合的状态下，为柔性可以任意弯曲的状态。参阅图166和图167，光波导10A可以和曲面的镜片10结合，或者光波导10A可以与镜片10的曲面部分结合。图167中上面的图所示为：光波导10A贴合在镜片10的表层，光波导10A与镜片10贴合的过程中，第一光栅结构14S1可以位于第一波导基底19S1和镜片10之间，第一光栅结构14S1也可以位于第一波导基底19S1背离镜片10的一侧。图167中下面的图所示为：光波导10A贴合在镜片10的中间层，即镜片10为至少两层结构，光波导10A夹设在相邻的两层之间，这样镜片10对光波导10A具有保护作用，光波导10A本身不需要设置保护层。

一种实施方式中，第一波导基底19S1的折射率大于等于1.6，第一波导基底19S1的厚度小于300um。本方案通过限制第一波导基底19S1的折射率和厚度，使得第一波导基底19S1的设置能够满足光在其中进行全反射传播，具有较好的光学性能的基础上，保证薄型化设计。将第一波导基底19S1的厚度设置在300um以内，再配合第一波导基底19S1的材质的限定，能够提升柔性性能。具体而言，第一波导基底19S1的材料为柔性玻璃或柔性光学树脂材料。

柔性玻璃为厚度小于1mm的玻璃，属于超薄玻璃范畴，柔性玻璃可以为纳钙玻璃、高铝玻璃或低碱玻璃。柔性玻璃是一种能够弯曲、非常柔韧材质，其外层为一层层压塑料，通过这些层压塑料，可以轻松弯折柔性玻璃。

柔性光学树脂材料可以为由高分子有机化合物，例如：丙烯基二甘醇碳酸酯(CR-39)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)。使用柔性光学树脂材料的好处在于：重量轻，柔性光学树脂材料制成的光波导可以为玻璃材料的光波导重量的一半；抗冲击性强，柔性光学树脂材料制成的光波导的抗冲击性比玻璃高10倍；此外，使用柔性光学树脂材料还具有较好的化学稳定性，透光性等等。

第一光栅结构14S1可以为表面浮雕光栅(SRG)、体全息光栅(VHG)。第一光栅结构14S1的类型可以为闪耀光栅、倾斜光栅等等。

图166所示的一种实施方式中，第一光栅结构14S1一体成型在第一波导基底19S1中。例如，第一光栅结构14S1通过刻蚀工艺形成在第一波导基底19S1的表面。本实施方式提供的光波导10A中，第一光栅结构14S1直接制作在第一波导基底19S1上，不需要额外设置制作光栅的材料层，第一光栅结构14S1和第一波导基底19S1为一体式的结构，结构稳定性更好，易于调制衍射效率，及保持光学性能。

参阅图168，一种实施方式中，所述第一光栅结构14S1形成于第一光栅层19A上，第一光栅层19A和第一波导基底19S1层叠设置，第一波导基底19S1和第一光栅层19A均呈柔性，所述第一光栅层19A材料为压印胶。本实施方式中，第一光栅结构14S1可以通过纳米压印的工艺制作形成。第一光栅层19A的厚度可以为大于等于0.2um小于等于1.2um，所述第一光栅层19A的折射率大于等于1.6。第一光栅层19A的折射率可以与第一波导基底19S1的折射率不同，本方案可以通过折射率不同的设置来调制衍射效率。

图166所示的实施方式和图168所示的实施方式均为单层单面的光波导架构，即光波导只包括一层波导基底(即第一波导基底19S1)和一层光栅结构(即第一光栅结构14S1)。一种实施方式中，本申请还提供一种单层双面的光波导架构，即光波导只包括一层波导基底和两层光栅结构，可以理解为，在第一波导基底的两面均设置光栅结构。

参阅图169，一种实施方式中，第一波导基底19S1包括顶面S11和底面S12，第一光栅结构14S1形成在第一波导基底19S1的顶面S11的一侧，光波导10A还包括第二光栅结构14S2，第二光栅结构14S2形成在第一波导基底19S1的底面S12的一侧。一种实施方式中，第一光栅结构14S1和第二光栅结构14S2可以为相同的结构，例如，第一光栅结构14S1和第二光栅结构14S2均为一种型号的表面浮雕光栅(SRG)。一种实施方式中，第一光栅结构14S1和第二光栅结构14S2可以为不同的结构，例如：第一光栅结构14S1为闪耀光栅，第二光栅结构14S2为倾斜光栅，本申请不限定第一光栅结构14S1和第二光栅结构14S2的具体的光栅类型和光栅结构。第一光栅结构14S1和第二光栅结构14S2的折射率可以相同，也可以不同。

一种实施方式中，第一光栅结构14S1和第二光栅结构14S2均包括耦入光栅，即本方案将耦入光栅分布在第一波导基底19S1的顶面S11和底面S12，能够提升光波导10A的入射光线的耦入范围及衍射效率，可以获得较大的入射光线的FOV。

一种实施方式中，第一光栅结构14S1和第二光栅结构14S2均包括耦出光栅，第一光栅结构14S1所包括的部分耦出光栅的折射率和第二光栅结构14S2所包括的部分耦出光栅的折射率可以不同，通过调节第一波导基底19S1的顶面S11和底面S12的耦出光栅的折射率及相貌(可以理解为光栅的结构形态、周期、矢量方向等参数)，可以调制光波导10A的光线耦出效率，可以调制光波导10A耦出光线的带宽等属性。

如图169所示，一种具体的实施方式中，两个矩形虚线方框内的部分光栅结构分别为耦入光栅11和耦出光栅12。在耦入光栅11所在的区域内，第二光栅结构14S2的面积大于第一光栅结构14S1的面积，且第二光栅结构14S2远离耦出光栅12的部分与第一光栅结构14S1重叠，第二光栅结构14S2靠近耦出光栅12的部分所对应的顶面S11上无光栅结构。在耦出光栅12所在的区域内，第一光栅结构14S1的面积大于第二光栅结构14S2的面积，且第一光栅结构14S1远离耦入光栅11的部分与第二光栅结构14S2重叠，第一光栅结构14S1靠近耦入光栅11的所对应的底面上无光栅结构。通过这种光栅配置架构，可以在有限的空间内实现较好的衍射效率，而且有利于保证光线的均匀性。其它实施方式中，本申请不限定第一光栅结构14S1和第二光栅结构14S2之间的面积关系，也不限定二者之间重叠关系，第一光栅结构14S1和第二光栅结构14S2的面积、结构形态、以及位置设置，可以根据具体的设计需求确定。

图169所示的实施方式中，第一光栅结构14S1和第二光栅结构14S2均一体成型于第一波导基底19S1，例如通过刻蚀的方式将第一光栅结构14S1形成在第一波导基底19S1的顶面，及将第二光栅结构14S2形成在第一波导基底19S2的底面。

参阅图170，一种实施方式中，光波导10A包括层叠设置的第一波导基底19S1和第一光栅层19A，第一光栅层19A可以通过旋涂的方式形成在第一波导基底19S1的表面。第一光栅结构14S1通过压印技术形成在第一光栅层19A上，第二光栅结构14S2一体成型于第一波导基底19S1，例如通过刻蚀的方式将第二光栅结构14S2形成在第一波导基底19S2的底面。

参阅图171，一种实施方式中，光波导10A包括依次层叠设置的第一光栅层19A、第一波导基底19S1和第二光栅层19B。第一光栅层19A和第二光栅层19B可以通过旋涂的方式形成在第一波导基底19S1的表面。第一光栅结构14S1通过压印技术形成在第一光栅层19A上，第二光栅结构14S2通过压印技术形成在第二光栅层19B上。第一光栅层19A和第二光栅层19B均可以为压印胶材料。一种实施方式中，第一光栅层19A和第二光栅层19B的材料可以不同，第一光栅层19A和第二光栅层19B可以具有不同的折射率，且二者的折射率均可以与第一波导基底19S1的折射率不同，通过这样的设置架构，可以用于实现调制光波导的衍射效率，同时可以分别压印不同的光栅形貌，后续可在任意单面增加其他结构，如镀膜覆盖光栅等等，形成非对称结构。

参阅图172A和图172B，一种实施方式中，在图166所示的实施方式和图168所示的实施方式的基础上，所述光波导10A还包括第一调制层19M1，所述第一调制层19M1和所述第一波导基底19S1层叠设置，且部分所述第一调制层19M1填充在所述第一光栅结构14S1中，所述第一调制层19M1的折射率和所述第一光栅结构14S1的折射率之间的差值大于等于0.1。本方案通过在光波导10A的光栅所在的面上增设第一调制层19M1，一方面，第一调制层19M1将第一光栅结构14S1遮盖，第一调制层19M1用于保护第一光栅结构14S1。另一方面第一调制层19M1也能够调制光波导10A的衍射效率，可以使得光波导10A的衍射效率符合使用场景的需求，使光波导10A能够适用较多的场景。

一种实施方式中，第一调制层19M1可以为低折胶水或镀膜结构，第一调制层19M1可以通过旋涂的工艺或电镀的工艺形成在第一波导基底19S1的具有第一光栅结构14S1的表面，或者形成在第一光栅层19A的表面。

一种实施方式中，所述第一调制层的厚度为0.2um至1.2um之间。

一种实施方式中，第一调制层19M1的折射率小于所述第一光栅结构14S1的折射率。具体而言，第一调制层19M1的折射率可以小于等于1.6。本方案主要是为了调节第一光栅结构14S1的衍射效率，因为第一调制层19M1与第一光栅结构14S1有折射率差(折射率差大于等于0.1)，所以衍射效率会发生变化，为了保证第一调制层19M1与第一光栅结构14S1之间的折射率差，可以将第一调制层19M1的折射率约束在小于等于1.6的范围内。

一种实施方式中，所述第一调制层19M1的折射率大于所述第一光栅结构14S1的折射率。具体而言，所述第一调制层19M1的折射率大于等于1.9。本方案主要是为了调节第一光栅结构14S1的衍射效率，因为第一调制层19M1与第一光栅结构14S1有折射率差(折射率差大于等于0.1)，所以衍射效率会发生变化，为了保证第一调制层19M1与第一光栅结构14S1之间的折射率差，可以将第一调制层19M1的折射率约束在大于等于1.9的范围内。

参阅图173A、图173B和图173C，一种实施方式中，在图169所示的实施方式、图170所示的实施方式和图171所示的实施方式的基础上，所述光波导10A还包括第一调制层19M1和第二调制层19M2。如图173A所示，第一调制层19M1设置在第一波导基底19S1的顶面，且遮盖第一光栅结构14S1，第二调制层19M2设置在第一波导基底19S1的底面，且遮盖第二光栅结构14S2。如图173B所示，第一调制层19M1设置在第一光栅层19A上，且遮盖第一光栅结构14S1，第二调制层19M2设置在第一波导基底19S1的底面，且遮盖第二光栅结构14S2。如图173C所示，第一调制层19M1设置在第一光栅层19A上，且遮盖第一光栅结构14S1，第二调制层19M2设置在第二光栅层19B上，且遮盖第二光栅结构14S2。

参阅图174A和图174B，一种实施方式中，所述第一调制层19M1背离所述第一光栅结构14S1的表面设有第一辅助光栅结构14M1，所述第一辅助光栅结构14M1用于光线的调制。

一种实施方式中，通过第一辅助光栅结构14M1和部分第一光栅结构14S1共同构成光波导10A的耦出光栅，如图174A所示，其中矩形虚线框内的光栅结构代表耦出光栅12。本方案可以理解为，将耦出光栅12分层设置，部分耦出光栅12为第一光栅结构14S1，部分耦出光栅12为第一辅助光栅结构14M1，这两部分耦出光栅12的折射率不同，能够调制耦出光栅12的衍射效率。一种具体的实施方式中，在耦出光栅12所在的区域中，第一辅助光栅结构14M1的折射率小于第一光栅结构14S1的折射率，第一辅助光栅结构14M1位于第一光栅结构14S1的靠近耦入光栅的一侧，即位于第一光栅结构14S1的入光侧，这种设计可以使得耦出光栅12整体耦出光线具有均匀性。其它实施方式中，在耦出光栅12所在的区域中，第一辅助光栅结构14M1的折射率大于第一光栅结构14S1的折射率，通过第一辅助光栅结构14M1能够提升光波导的衍射效率。第一辅助光栅结构14M1可以为耦入光栅、中继光栅或耦出光栅。

参阅图175A、图175B和图175C，一种实施方式中，在图173A、图173B和图173C所示的实施方式的基础上，光波导10A还包括设置在第二调制层上的第二辅助光栅结构14M2。

参阅图175A，光波导10A包括依次层叠设置的第二调制层19M2、第一波导基底19S1和第一调制层19M1，第一调制层19M1和第一波导基底19S1之间设有第一光栅结构14S1，第二调制层19M2和第一波导基底19S1之间设有第二光栅结构14S2，第一调制层19M1背离第一波导基底19S1的表面设有第一辅助光栅结构14M1，第二调制层19M2背离第一波导基底19S1的表面设有第二辅助光栅结构14M2。第一辅助光栅结构14M1和第二辅助光栅结构14M2可以对称分布在第一波导基底19S1的两侧，第一辅助光栅结构14M1和第二辅助光栅结构14M2可以具有相同的结构、相同的折射率、相同的矢量方向等参数。其它实施方式中，第一辅助光栅结构14M1和第二辅助光栅结构14M2可以具有不同的折射率，或，具有不同的矢量方向，或不同的结构形态。

参阅图175B，光波导10A包括依次层叠设置的第二调制层19M2、第一波导基底19S1、第一光栅层19A和第一调制层19M1，第一光栅层19A上设有第一光栅结构14S1，第一调制层19M1覆盖第一光栅层19A，第一辅助光栅结构14M1设在第一调制层19M1背离第一光栅层19A的表面，第二调制层19M2和第一波导基底19S1之间设有第二光栅结构14S2，第二调制层19M2背离第一波导基底19S1的表面设有第二辅助光栅结构14M2。

参阅图175C，光波导10A包括依次层叠设置的第二调制层19M2、第二光栅层19B、第一波导基底19S1、第一光栅层19A和第一调制层19M1，第一光栅层19A上设有第一光栅结构14S1，第一调制层19M1覆盖第一光栅层19A，第一辅助光栅结构14M1设在第一调制层19M1背离第一光栅层19A的表面。第二光栅层19B上设有第二光栅结构14S1，第二调制层19M2背离第二光栅层19B的表面设有第二辅助光栅结构14M2。

图175A、图175B和图175C所示的实施方式的基础上，第二调制层19M2上也可以不设置光栅结构，即光波导10A可以不设置第二辅助光栅结构14M2。

一种实施方式中，第二调制层19M2的折射率和所述第二光栅结构14S2的折射率之间的差值大于等于0.1。第二调制层19M2的厚度可以为0.2um至1.2um之间。第二调制层19M2的厚度可以与第一调制层19M1的厚度相等。第二调制层M2的厚度可以与第一调制层19M1的厚度不等。

一种实施方式中，本申请提供一种多层单面的光波导，可以理解的是，光波导具有至少两层波导基底，每层波导基底均为单面设置光栅结构。

参阅图176A，一种实施方式中，光波导10A包括第一波导基底19S1和第二波导基底19S2，第一波导基底19S1和第二波导基底19S均呈柔性，能够任意弯曲变形，使得光波导10A为柔性，可以匹配任意弯曲形状的近眼显示设备的镜片。第二波导基底19S2与第一波导基底19S1均用于光路的全反射。第一波导基底19S1的顶面设有第一光栅结构14S1，第一光栅结构14S1的表面设有第一调制层19M1，第一调制层19M1的表面设有第一辅助光栅结构14M1。第二波导基底19S2的顶面设有第三光栅结构14S3。光波导10A还包括光限制层19N，光限制层19N位于第一调制层19M1和第二波导基底19S2的底面之间。光限制层19N呈透明状，用于将隔离第一波导基底19S1和第二波导基底19S2的全反射光路，用于保证所述第一波导基底19S1和所述第二波导基底19S2各自的全反射。光限制层19N亦呈柔性。

一种实施方式中，所述光限制层19N的厚度小于等于100um。本方案将光限制层的厚度控制在小于等于100um，有利于控制光波导10A的薄型化，使光波导10A形成薄膜式架构，与弯曲的镜片表面贴合的过程，能够具有较好的贴合度。

一种实施方式中，光限制层19N的折射率小于等于1.2，光限制层19N可以为低折透明填充胶，可以通过旋涂或沉积的方式形成。

参阅图176B，一种实施方式中，在图176A所示的实施方式的基础上，光波导10A还包括第三调制层19M3，第三调制层19M3覆盖第三光栅结构14S3，用于保护第三光栅结构14S3，及用于调制第三光栅结构14S3的衍射效率。第三调制层19M3的表面还设有第三辅助光栅结构14M3，第三辅助光栅结构14M3用于调制第三光栅结构14S3的衍射效率。

一种实施方式中，光波导为多层波导架构，每层波导架构均为双面光栅结构，即每层波导架构的波导基底的顶面和底面均具有光栅结构。参阅图177，光波导10A包括层叠设置的第一层波导架构10A1、光限制层19N和第二层波导架构10A2。第一层波导架构10A1包括依次层叠设置的第二调制层19M2、第二光栅层19B、第一波导基底19S1、第一光栅层19A和第一调制层19M1。第一光栅层19A上设有第一光栅结构14S1，第一调制层19M1覆盖第一光栅层19A，用于保护第一光栅结构14S1及调制第一光栅结构14S1的衍射效率。第一调制层19M1背离第一光栅层19A的一侧具有第一辅助光栅结构14M1。第一辅助光栅结构14M1用于调制第一光栅结构14S1的衍射效率。第二光栅层19B上设有第二光栅结构14S2，第二调制层19M2覆盖第二光栅层19B，用于保护第二光栅结构14S2及调制第二光栅结构14S2的衍射效率。第二调制层19M2背离第二光栅层19B的一侧具有第二辅助光栅结构14M2。第二辅助光栅结构14M2用于调制第二光栅结构14S2的衍射效率。第二层波导架构10A2包括依次层叠设置的第四调制层19M4、第四光栅层19E、第二波导基底19S2、第三光栅层19D、第三调制层19M3。第三光栅层19D上具有第三光栅结构14S3，第三调制层19M3覆盖第三光栅层19D，用于保护第三光栅结构14S3及调制第三光栅结构14S3的衍射效率。第三调制层19M3上具有第三辅助光栅结构14M3，第三辅助光栅结构14M3用于调制第三光栅结构14S3的衍射效率。第四光栅层19E上具有第四光栅结构14S4，第四调制层19M4覆盖第四光栅层19E，用于保护第四光栅结构14S4及用于调制第四光栅结构14S4的衍射效率。第四调制层19M4背离第四光栅层19E的表面具有第四辅助光栅结构14M4，第四辅助光栅结构14M4用于调制第四光栅结构14S4的衍射效率。

第四调制层19M4和第一调制层19M1分布在光限制层19N的两侧，且分别贴合于光限制层19N的顶面和底面。第四调制层19M4和第一调制层19M1的折射率均与光限制层19N的折射率形成折射率差，例如，折射率差大于等于0.2或大于等于0.4，通过折射率差的约束，可以保证第一层波导架构10A1和第二层波导架构10A2之间隔离，分别形成独立的全反射路径。

参阅图178A、图178B、图178C，一种实施方式中，光波导10A还包括柔性衬底层19F，柔性衬底层19F和第一波导基底19S1层叠设置，且位于所述第一波导基底19S1的背离所述第一光栅结构14S1的一侧，所述柔性衬底层19F呈透明状且折射率低于所述第一波导基底19S1的折射率，所述柔性衬底层19F用于与近眼显示设备的镜片贴合。本方案通过在第一波导基底19S1上增设一层柔性衬底层19F，通过柔性衬底层19F与镜片贴合，可以避免第一波导基底19S1直接与镜片贴合，若第一波导基底19S1直接与镜片贴合，贴合用的胶水可能会影响第一波导基底19S1的光学参数，柔性衬底层19F能够第一波导基底19S1形成保护，以保证光波导的光学性能。

可以理解的是，其它实施方式中，本申请提供的光波导10A也可以不设置柔性衬底层19F，可以通过第一波导基底19S1直接与近眼显示设备的镜片贴合。

本申请提供一种光波导的制作方法，用于制作前述任意一种实施方式提供的具有柔性的所述的光波导。一种实施方式中，光波导的制作方法包括如下步骤：

提供硬质基底，所述硬质基底包括制作平面；

在所述制作平面上形成一层牺牲层；

在所述牺牲层上制作所述光波导，光波导呈柔性，能够与曲面的近眼显示设备的镜片贴合；

溶解所述牺牲层，得到所述光波导。

参阅图179A，一种实施方式中，本申请提供的光波导的制作方法，包括如下步骤：

提供硬质基底19H，硬质基底19H包括制作平面19H1，例如制作平面19H1为硬质基底19H的顶面。

在制作平面19H1上形成牺牲层19X，具体而言，可以通过旋涂工艺或沉积工艺将牺牲层19X的材料设置在制作平面19H1上，确保牺牲层19X的表面是平面状，牺牲层19X的表面需要制作光波导。

在牺牲层19X上制作光波导10A，具体包括：在所述牺牲层19X上设置第一波导基底19S1，在所述第一波导基底19S1上制作第一光栅结构14S1。第一波导基底19S1的折射率大于等于1.6，第一波导基底19S1的厚度小于300um，第一波导基底19S1为柔性材质，脱离硬质基底19H后，能够任意弯曲变形，能够与曲面的近眼显示设备的镜片贴合。

溶解所述牺牲层19X，使得光波导10A和硬质基底19H脱离，便得到了柔性的光波导10A。

通过上述方法可以制作形成单层单面的光波导10A。

一种实施方式中，可以将图179A制成的光波导作为光波导中间结构，继续制作形成单层双面光波导架构，即第一波导基底的两侧均具有光栅结构。

参阅图179B，一种实施方式中，光波导的制作方法包括如下步骤：

提供光波导中间结构10A0，所述光波导中间结构10A0呈柔性，且包括第一波导基底19S1和形成在第一波导基底19S1的表面的第一光栅结构14S1。

提供硬质基底19H，在硬质基底19H上形成牺牲层19X。

将光波导中间结构10A0设置在所述牺牲层19X上，所述第一光栅结构14S1和所述牺牲层19X充分接触；

所述第一波导基底19S1背离所述第一光栅结构14S1的一侧制作第二光栅结构14S2，形成光波导10A。

参阅图180A，一种实施方式中，在图179A所示的实施方式提供的光波导的制作方法的基础上，还可以在溶解牺牲层之前继续制作光限制层19N、第二波导基底19S2、第三光栅结构14S3，形成多层光波导架构。具体的方法包括如步骤。

在硬质基板19H上形成牺牲层19X，在牺牲层19X上设置第一波导基底19S1，所述第一波导基底19S1用于光路的全反射，所述第一波导基底19S1呈柔性；

在所述第一波导基底19S1上制作第一光栅结构14S1；

在所述第一光栅结构14S1上形成光限制层19N，所述光限制层19N亦呈柔性且透明状，所述光限制层19N的折射率低于所述第一波导基底19S1的折射率；

在所述光限制层19N上制作第二波导基底19S2，所述第二波导基底19S2用于光路的全反射，所述第二波导基底19S2呈柔性；

在所述第二波导基底19S2上制作第三光栅结构14S3。

具体而言，在图180A所示的实施方式中，第三光栅结构14S3设置在光栅层上，光栅层涂设在第二波导基底19S2的表面。可以理解的是，第三光栅结构14S3也可以通过刻蚀工艺一体成型在第二波导基底19S2上。一种实施方式中，可以在第三光栅结构14S3的表面设置第一调制层19M1，第一调制层19M1的表面可以设置第一辅助光栅结构14M1，第一辅助光栅结构14M1用于调制第三光栅结构14S3的衍射效率。

参阅图180B，一种实施方式中，在图179B所示的实施方式提供的光波导的制作方法的基础上，还可以在溶解牺牲层之前继续制作光限制层19N、第二波导基底19S2、第三光栅结构14S3、第一调制层19M1，形成多层光波导架构。第一调制层19M1的表面可以设置第一辅助光栅结构14M1，第一辅助光栅结构14M1用于调制第三光栅结构14S3的衍射效率。

在本公开的描述中，需要理解的是：

术语“和/或”代表两个方案可以单独存在，也可以同时存在，例如，A和/或B，包括三种方案，第一种方案是A，第二种方案是B，第三种方案包括A和B。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本公开中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。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例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说明书中描述的彼此不同实施例或示例以及彼此不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

一种合光单元，用于近眼显示设备的光机中，其特征在于，所述合光单元包括第一棱镜单元、第二棱镜单元、第三棱镜单元和第四棱镜单元，所述第一棱镜单元和所述第三棱镜单元为五面体结构，所述第二棱镜单元和所述第四棱镜单元为四面体结构，所述第一棱镜单元、所述第二棱镜单元、所述第三棱镜单元和所述第四棱镜单元拼接形成六面体架构，所述第一棱镜单元和所述第二棱镜单元之间对接的位置为第一面，所述第三棱镜单元和所述第四棱镜单元之间的对接位置为第二面，所述第一棱镜单元和所述第四棱镜单元之间对接的位置为第三面，所述第二棱镜单元和所述第三棱镜单元之间的对接位置为第四面，所述第一面和所述第二面设置第一分光膜，所述第三面和所述第四面设置第二分光膜，所述第一分光膜和所述第二分光膜反射的光线的波长范围不同，所述第一面和所述第二面构成所述六面体架构的第一对角面，所述第三面和所述第四面构成所述六面体结构的第二对角面，所述第一对角面和所述第二对角面之间的相交线为所述六面体结构的体对角线。
如权利要求1所述的合光单元，其特征在于，所述第一棱镜单元、所述第二棱镜单元、所述第三棱镜单元和所述第四棱镜单元均为一体式棱镜结构。
如权利要求2所述的合光单元，其特征在于，

所述第一分光膜用于反射第一波长范围的光且透射第二波长范围的光及第三波长范围的光，所述第二分光膜用于反射第二波长范围的光且透射第一波长范围的光及第三波长范围的光；或者，

所述第一分光膜用于反射第二波长范围的光且透射第一波长范围的光及第三波长范围的光，所述第二分光膜为用于反射第一波长范围的光且透射第二波长范围的光及第三波长范围的光。
如权利要求1所述的合光单元，其特征在于，

所述第一棱镜单元包括第一子棱镜和第二子棱镜，所述第一子棱镜和所述第二子棱镜之间对接的位置为第一子面；

所述第二棱镜单元包括第三子棱镜和第四子棱镜，所述第三子棱镜和所述第四子棱镜之间对接的位置为第二子面；

所述第三棱镜单元包括第五子棱镜和第六子棱镜，所述第五子棱镜和所述第六子棱镜之间对接的位置为第三子面；

所述第四棱镜单元包括第七子棱镜和第八子棱镜，所述第七子棱镜和所述第八子棱镜之间对接的位置为第四子面；

所述第一子面、所述第二子面、所述第三子面和所述第四子面构成所述六面体结构的第三对角面，所述第三对角面和所述第一对角面之间的相交线为所述六面体结构的体对角线，所述第三对角面和所述第二对角面之间的相交线的长度等于所述六面体结构的棱长。
如权利要求4所述的合光单元，其特征在于，所述第一子棱镜和所述第二子棱镜均为五面体棱镜；所述第三子棱镜和所述第四子棱镜中的一个为四面体棱镜，另一个为五面体棱镜；所述第五子棱镜和所述第六子棱镜均为五面体棱镜；所述第七子棱镜和所述第八子棱镜中的一个为四面体棱镜，另一个为五面体棱镜。
如权利要求4或5所述的合光单元，其特征在于，所述第三对角面设有第三分光膜，所述第三分光膜、所述第一分光膜和所述第二分光膜分别用于反射不同波长范围的光线。
如权利要求6所述的合光单元，其特征在于，所述第二分光膜和所述第三分光膜均包括四个子膜，所述第一分光膜为一体式的结构。
如权利要求1-3任一项所述的合光单元，其特征在于，所述第二分光膜包括两个子膜，所述第一分光膜为一体式的结构。
一种光机，其特征在于，包括发光单元、光学成像单元和权利要求1-8任一项所述的合光单元，所述合光单元用于将发光单元发出的单色光进行合光，所述光学成像单元位于所述合光单元的出光侧。
如权利要求9所述的光机，其特征在于，所述发光单元包括第一波长范围发射单元、第二波长范围发射单元和第三波长范围发射单元，所述第一波长范围发射单元正对所述合光单元的所述六面体结构的第一入光面，所述第二波长范围发射单元正对所述合光单元的所述六面体结构的第二入光面，所述第三波长范围发射单元正对所述合光单元的所述六面体结构的第三入光面，所述第一入光面、所述第二入光面和所述第三入光面两两相互垂直相邻设置，所述第一波长范围发射单元的发光面的法线方向和所述第二波长范围发射单元的发光面的法线方向均垂直于所述光机的所述光学成像单元的光轴，所述第三波长范围发射单元的发光面的法线方向与所述光机的所述光学成像单元的光轴方向相同。
如权利要求9所述的光机，其特征在于，所述发光单元包括第一波长范围发射单元、第二波长范围发射单元和第三波长范围发射单元，所述第一波长范围发射单元的发光面正对所述合光单元的所述六面体结构的第一入光面，所述第二波长范围发射单元的发光面正对所述合光单元的所述六面体结构的第二入光面，所述第三波长范围发射单元的发光面正对所述合光单元的所述六面体结构的第三入光面，所述第一入光面和所述第二入光面相互平行，所述第三入光面垂直于所述第一入光面，所述第一波长范围发射单元的发光面的法线方向、所述第三波长范围发射单元的发光面的法线方向和所述第二波长范围发射单元的发光面的法线方向均垂直于所述光机的所述光学成像单元的光轴。
一种近眼显示设备，包括结构件和镜片，所述结构件包括镜腿和镜框，所述镜腿连接于所述镜框，所述镜片具有光波导，所述镜片固定在所述镜框上，其特征在于，所述近眼显示设备包括如权利要求9-11任一项所述的光机，所述光机固定至所述结构件。
如权利要求12所述的近眼显示设备，其特征在于，所述近眼显示设备设有控制器，所述发光单元包括第一柔性电路板、第二柔性电路板和第三柔性电路板，所述第一柔性电路板电连接在所述第一波长范围发射单元和所述控制器之间，所述第二柔性电路板电连接在所述第二波长范围发射单元和所述控制器之间，所述第三柔性电路板电连接在所述第三波长范围发射单元和所述控制器之间，所述第一柔性电路板、所述第二柔性电路板和所述第三柔性电路板中的至少一个无弯折状地顺着所述结构件延伸。
如权利要求13所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光机固定至所述镜腿，所述第一柔性电路板、所述第二柔性电路板和所述第三柔性电路板中的至少一个无弯折状顺着所述镜腿延伸，所述合光单元的所述六面体结构中的一个外表面为非入光表面，所述非入光表面邻接所述合光单元的出光面，所述非入光表面朝向所述镜腿的内侧，所述镜腿的内侧用于贴近人脸。
一种光学组件，其特征在于，包括光机和光波导，所述光波导包括波导基底和耦入光栅，所述波导基底包括斜面，所述斜面位于所述耦入光栅和所述波导基底结合的位置或者位于所述耦入光栅和所述波导基底结合位置的入光侧，所述耦入光栅用于接收所述光机的光，所述斜面朝向所述光机，所述光机具有光轴，与所述光轴垂直的方向为第一方向，所述斜面和所述第一方向之间的夹角大于等于所述光机的视场角的二分之一，以使所述耦入光栅反射的所述光机的视场角的边缘光线能够偏出所述光机。
如权利要求15所述的光学组件，其特征在于，所述光机的视场角为水平面视场角或垂直面视场角。
如权利要求15或16所述的光学组件，其特征在于，所述光机的光轴为所述光机的有效光学区的中心轴。
如权利要求15-17任一项所述的光学组件，其特征在于，所述波导基底为一体成型结构，所述斜面为通过在所述波导基底上去除部分材料形成的结构。
如权利要求18所述的光学组件，其特征在于，所述耦入光栅形成在所述斜面上，经所述耦入光栅反射的光线与所述光轴之间的夹角为第二角度，入射在所述耦入光栅上的所述光机的视场角的边缘光线与所述光轴之间的夹角为第一角度，所述第二角度大于所述第一角度。
如权利要求18所述的光学组件，其特征在于，所述波导基底包括主平面，所述斜面相对所述主平面倾斜，所述耦入光栅形成在所述主平面上，在所述光轴的延伸方向上，所述斜面位于所述耦入光栅和所述光机之间，所述光机的视场角的边缘光线经过所述斜面入射在所述耦入光栅上，经所述耦入光栅反射的所述光机的视场角的边缘光线经过所述斜面偏出所述光机。
如权利要求15-17任一项所述的光学组件，其特征在于，所述波导基底包括波导主体结构和附加结构，所述附加结构固定至所述波导主体结构的面对所述光机的表面，所述斜面形成在所述附加结构上，所述斜面位于所述附加结构背离所述波导主体结构的表面。
如权利要求21所述的光学组件，其特征在于，所述耦入光栅形成在所述斜面上，从所述耦入光栅入射的光线经过所述附加结构后进入所述波导主体结构，经所述耦入光栅反射的光线与所述光轴之间的夹角为第二角度，入射在所述耦入光栅上的所述光机的视场角的边缘光线与所述光轴之间的夹角为第一角度，所述第二角度大于所述第一角度。
如权利要求21所述的光学组件，其特征在于，所述波导主体结构包括主平面，所述斜面相对所述主平面倾斜，所述耦入光栅形成在所述主平面上，在所述光轴的延伸方向上，所述斜面位于所述耦入光栅和所述光机之间，所述光机的视场角的边缘光线经过所述斜面进入所述附加结构和所述波主导体结构且入射在所述耦入光栅上，经所述耦入光栅反射的所述光机的视场角的边缘光线经过所述波导主体结构和所述附加结构且从所述斜面射出且偏出所述光机。
如权利要求21-23任一项所述的光学组件，其特征在于，所述附加结构的材料与所述波导主体结构的材料相同；和/或，所述附加结构的折射率与所述波导主体结构的折射率相同。
如权利要求24所述的光学组件，其特征在于，

所述附加结构和所述波导主体结构之间通过光学胶水粘合，所述光学胶水的折射率和所述附加结构及所述波导主体结构的折射率相同；或，

所述附加结构和所述波导主体结构之间通过分子间键合方式结合。
一种近眼显示设备，其特征在于，包括结构件和权利要求15-25任一项所述光学组件，所述光学组件安装于所述结构件。
一种光波导，其特征在于，包括耦入光栅和耦出光栅，所述耦入光栅用于将光线耦入所述光波导并在所述光波导内进行全反射，所述耦出光栅用于将光线耦出，所述耦出光栅包括第一区域和第二区域，沿第一方向，所述第一区域位于所述第二区域的入光侧，所述第一区域包括第一子区域和第二子区域，所述第一子区域和所述第二子区域沿第二方向排列，所述第二方向和所述第一方向相交，所述第一子区域和所述第二子区域内的光栅类型均为一维光栅，所述第二区域用于耦出光线，所述第二区域中至少部分光栅的光栅类型为二维光栅，所述第二区域的中轴线的延伸并穿过所述耦入光栅，所述第一子区域和所述第二子区域分布在所述中轴线的两侧。
如权利要求27所述的光波导，其特征在于，所述第一子区域、所述第二子区域均和所述第二区域接触。
如权利要求27所述的光波导，其特征在于，所述第一子区域和所述第二区域之间形成第一间隔区域，所述第二子区域和所述第二区域之间形成第二间隔区域，所述第一间隔区和所述第二间隔区内均无光栅结构。
如权利要求29所述的光波导，其特征在于，所述第一间隔区域沿所述第一方向延伸的尺寸小于等于4毫米，所述第二间隔区域沿所述第一方向延伸的尺寸小于等于4毫米。
如权利要求27-30任一项所述的光波导，其特征在于，所述耦入光栅的中心位于所述第二区域的中轴线上。
如权利要求27-31任一项所述的光波导，其特征在于，所述第一子区域和所述第二子区域以所述中轴线为中心呈镜相对称分布；或，所述第一子区域和所述第二子区域的面积不同。
如权利要求27-31任一项所述的光波导，其特征在于，所述第一子区域的中心和所述第二子区域的中心之间的连线方向为所述第二方向，所述第二方向和所述中轴线之间的夹角小于90度。
如权利要求27-33任一项所述的光波导，其特征在于，所述第一子区域内的一维光栅的栅线延伸方向为第一栅线方向，所述第二子区域内的一维光栅的栅线延伸方向为第二栅线方向，所述第二区域内的二维光栅包括相交设置的第一栅线和第二栅线，所述第一栅线的延伸方向为所述第一栅线方向，所述第二栅线的延伸方向为第二栅线方向。
如权利要求34所述的光波导，其特征在于，所述第一子区域内的一维光栅的分布周期与所述第一栅线的分布周期相同；和/或，所述第二子区域内的一维光栅的分布周期与所述第二栅线的分布周期相同。
如权利要求27-35任一项所述的光波导，其特征在于，所述第一子区域和所述第二子区域接触；或，所述第一子区域和所述第二子区域之间形成第三间隔区域。
如权利要求36所述的光波导，其特征在于，所述第三间隔区域内无光栅结构，所述第三间隔区域沿所述第二方向延伸的尺寸小于等于耦入光栅的最大径向尺寸。
如权利要求27-37任一项所述的光波导，其特征在于，所述第二区域内所有的光栅类型均为二维光栅。
如权利要求27-37任一项所述的光波导，其特征在于，所述第二区域内包括N个二维区和N-1个一维区，N≥2，N-1个所述一维区分别位于相邻的两个所述二维区之间，其中一个所述二维区邻接或邻近所述第一区域，所述一维区内的光栅类型为一维光栅，所述二维区内的光栅类型为二维光栅。
如权利要求39所述的光波导，其特征在于，所述一维区包括第三子区域和第四子区域，所述第三子区域和所述第四子区域沿所述第二方向排列且分布在所述中轴线的两侧，所述二维区中的部分光栅的栅线方向和所述第三子区域中的光栅的栅线方向相同，所述二维区中的部分光栅的栅线方向和所述第四子区域中的光栅的栅线方向相同。
一种近眼显示设备，其特征在于，包括光机和权利要求27-40任一项所述光波导，所述光机位于所述耦入光栅的入光侧。
一种光波导，其特征在于，包括耦出光栅，所述耦出光栅包括多个子光栅相互间隔排布，相邻的两个所述子光栅的间距为L，3mm≦L≦5mm,L指的是相邻的两个所述子光栅的中心之间的距离，其中一个所述子光栅为第一子光栅，所述第一子光栅与邻近所述第一子光栅的其它所述子光栅之间均设有隔开区域，所述第一子光栅的最大径向尺寸小于等于1.5mm，所述隔开区域无光栅结构。
如权利要求42所述的光波导，其特征在于，所述第一子光栅的最大径向尺寸为D，0.5mm≦D≦1mm。
如权利要求42所述的光波导，其特征在于，所述多个子光栅中的每一个所述子光栅的最大径向尺寸均为D，0.25mm≦D≦0.75mm；或，0.75mm≦D≦1.5mm。
如权利要求42-44任一项所述的光波导，其特征在于，所述多个子光栅呈多行多列的阵列排布，所述阵列排布具有相同的行间距和相同的列间距。
如权利要求42-44任一项所述的光波导，其特征在于，所述多个子光栅排列为多行，各行所述子光栅的排列方向为第一方向，多行所述子光栅中的奇数行和偶数行在错位设置，第二方向垂直于第一方向，在第二方向上，所述奇数行的所述子光栅正对所述偶数行的相邻的两个所述子光栅之间的所述隔开区域。
如权利要求46所述的光波导，其特征在于，任意两个邻近设置的所述子光栅之间的间距均相等。
如权利要求42-47任一项所述的光波导，其特征在于，各所述子光栅包括按预设周期排布的光栅微结构，所述预设周期为200-500nm。
如权利要求42-48任一项所述的耦出光栅，其特征在于，多个所述子光栅共面。
如权利要求42-48任一项所述的耦出光栅，其特征在于，相邻的两个所述子光栅中的一个位于光波导的波导基底的正面，相邻的两个所述子光栅中的另一个位于所述波导基底的反面，位于所述波导基底的正面的所述子光栅的中心为中心一，位于所述波导基底的反面的所述子光栅的中心在所述波导基底的正面的垂直投影为中心二，所述相邻的两个所述子光栅的间距为所述中心一和所述中心二之间的距离。
如权利要求42-50任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导包括波导基底、耦入光栅、中继光栅和所述耦出光栅，所述中继光栅位于所述耦入光栅和所述耦出光栅之间，所述耦出光栅包括第一子光栅区域和第二子光栅区域，所述第一子光栅区域距离所述中继光栅的距离小于所述第二子光栅区域距离所述中继光栅的距离，所述第一子光栅区域中的所述子光栅的高度小于所述第二子光栅区域中的所述子光栅的高度。
如权利要求51所述的光波导，其特征在于，所述耦出光栅包括第一边缘和第二边缘，所述第一边缘为所述耦出光栅邻近所述中继光栅的边缘，所述第二边缘为所述耦出光栅远离所述中继光栅的边缘，从所述第一边缘向所述第二边缘的方向，所述子光栅的高度呈渐变增长趋势。
一种近眼显示设备，其特征在于，包括光机和如权利要求42-52任一项所述的光波导，所述光波导用于接收所述光机投射的光线。
一种近眼显示设备，其特征在于，包括光波导、控制单元、瞳孔检测件和光栅调节件，

所述光波导包括耦出光栅，所述耦出光栅包括多个子光栅，多个所述子光栅阵列排布，各所述子光栅的最大径向尺寸为D，D≦1.5mm，相邻的两个所述子光栅的间距为L’，D≦L’≦4mm，L’指的是相邻的两个所述子光栅的中心之间的距离；

所述瞳孔检测件用于检测瞳孔的尺寸，所述控制单元用于接收所述瞳孔检测件的信号，并驱动所述光栅调节件，所述光栅调节件用于控制所述耦出光栅的部分所述子光栅开启或关闭，以使部分所述子光栅处于工作状态，在工作状态下的相邻的两个所述子光栅之间的间距为L，3mm≦L≦5mm,L指的是工作状态下的相邻的两个所述子光栅的中心之间的距离。
一种光波导，其特征在于，包括波导基底和形成在所述波导基底上的光栅结构，所述光栅结构包括多个芯结构和膜结构，所述膜结构的折射率和所述芯结构的折射率不同，多个所述芯结构沿所述光栅结构的矢量方向依次间隔排列，各所述芯结构包括连接端、自由端和侧面，所述连接端连接至所述波导基底，所述自由端和所述连接端在所述芯结构的高度方向上相对设置，所述侧面连接在所述连接端和所述自由端之间，所述膜结构包括膜主体，第一端部和第二端部，所述膜主体包覆所述芯结构的所述侧面，所述第一端部和所述第二端部分别位于所述膜主体的两端，所述第一端部连接所述波导基底，所述第二端部和所述芯结构的所述自由端共面，所有所述芯结构的所述自由端和所述膜结构的所述第二端部共同构成所述光栅结构的端面。
如权利要求55所述的光波导，其特征在于，所述芯结构的所述自由端的端面和所述膜结构的所述第二端部的端面共面。
如权利要求55或56所述的光波导，其特征在于，在相邻的所述芯结构之间，所述膜结构包括至少三层膜层，至少三层所述膜层层叠设置在相邻的所述芯结构的所述侧面之间，至少三层所述膜层具有不同的折射率，沿所述光栅结构的矢量方向，至少三层所述膜层的折射率呈正弦分布的渐变趋势。
如权利要求57所述的光波导，其特征在于，在相邻的所述芯结构之间，所述至少三层膜层具有不同的厚度，

厚度最大的所述膜层邻接所述芯结构，且所述芯结构的厚度大于厚度最大的所述膜层的厚度；或者，厚度最小的所述膜层邻接所述芯结构，且所述芯结构的厚度小于厚度最小的所述膜层的厚度。
如权利要求57或58所述的光波导，其特征在于，其中一层所述膜层包括一一对应交替间隔排布的多层第一子膜和多层第二子膜，所述第一子膜的折射率为N1，所述第二子膜的折射率为N2，所述多层第一子膜和所述多层第二子膜构成的所述膜层的折射率为N，N1<N<N2。
如权利要求55-59任一项所述的光波导，其特征在于，相邻的所述芯结构之间的部分所述膜结构呈无缝隙结构。
如权利要求55-59任一项所述的光波导，其特征在于，相邻的所述芯结构之间的所述膜结构的中间位置具有间隙。
如权利要求55-61所述的光波导，其特征在于，包括耦入光栅，所述耦入光栅包括第一耦入结构和第二耦入结构，所述第一耦入结构和所述第二耦入结构相对设置且分别位于所述波导基底的顶面和底面，所述第一耦入结构和所述第二耦入结构具有不同的光栅倾角；所述光栅结构为至少部分所述耦入光栅。
如权利要求62所述的光波导，其特征在于，所述第一耦入结构和所述第二耦入结构均为所述光栅结构，所述第一耦入结构的芯结构的折射率高于所述第二耦入结构的芯结构的折射率，所述第一耦入结构的膜结构的折射率高于所述第二耦入结构的膜结构的折射率。
一种近眼显示设备，其特征在于，包括光机和如权利要求55-63任一项所述的光波导，所述光波导用于接收所述光机投射的光线。
一种光波导，其特征在于，包括耦入区、耦出区和光线传播区，所述耦入区设有耦入光栅，所述耦入光栅用于接收入射光线，所述入射光线进入所述光波导后在所述光线传播区中全反射，所述耦出区设有耦出光栅，所述耦出光栅用于耦出光线，在所述光线传播区，所述光波导包括介质层和位于介质层两侧的第一光栅层和第二光栅层，所述第一光栅层和所述第二光栅层中的至少一个具有不同周期，所述介质层的折射率小于等于1.5。
如权利要求65所述的光波导，其特征在于，所述第一光栅层和所述第二光栅层均具有不同周期。
如权利要求66所述的光波导，其特征在于，所述第一光栅层和所述第二光栅层均为体全息光栅。
如权利要求65-67任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括中继光栅，在光路传输的方向上，所述中继光栅位于所述耦入区和所述耦出区之间，所述光线传播区中的所述第一光栅层和所述第二光栅层位于所述耦入光栅和所述耦出光栅之间，且包围所述中继光栅。
如权利要求65-67任一项所述的光波导，其特征在于，所述耦出光栅为二维光栅，所述光线传输区位于所述耦入光栅和所述耦出光栅之间，所述第一光栅层和所述第二光栅层填充所述耦入光栅和所述耦出光栅之间的所有区域。
如权利要求65-69任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导包括功能区和边缘区，所述功能区内设所述耦入光栅、所述耦出光栅和所述光线传播区中的所述第一光栅层和所述第二光栅层，所述边缘区的折射率小于所述功能区的折射率，或者，所述边缘区的材料和所述功能区的材料不同。
如权利要求65-69任一项所述的光波导，其特征在于，所述第一光栅层和所述第二光栅层的周期范围为：大于等于100nm且小于等于700nm。
如权利要求65-71任一项所述的光波导，其特征在于，所述第一光栅层的材料的体积收缩率范围和所述第二光栅层的材料的体积收缩率范围为：小于等于0.1％。
一种近眼显示设备，其特征在于，包括光机和如权利要求65-72任一项所述的光波导，所述光机发射的光线入射至所述耦入光栅上形成入射光线。
一种光波导，其特征在于，包括波导基底和增透层，所述增透层形成在所述波导基底的表面，所述增透层包括体全息材料，所述增透层包括折射率不同的高折射率相区和低折射率相区，所述高折射率相区和所述低折射率相区层叠设置在所述波导基底的表面，所述高折射率相区和所述低折射率相区为互相分离的不同区域，所述高折射率相区的折射率范围为：1.5-2.0，所述低折射率相区的折射率范围为1.1-1.5，所述高折射率相区中的组分和所述低折射率相区组分不同。
如权利要求74所述的光波导，其特征在于，所述高折射率相区的数量为多个，所述低折射率相区的数量为多个，多个所述高折射率相区和多个所述低折射率相区沿垂直于所述波导基底的表面的方向上相间分布。
如权利要求74或75所述的光波导，其特征在于，所述体全息材料的主体为高分子聚合物材料，所述高分子聚合物材料的主要元素组成包括：C、H、O、N、S、P中的一种或几种或全部。
如权利要求76所述的光波导，其特征在于，所述体全息材料包括纳米粒子。
如权利要求77所述的光波导，其特征在于，至少部分所述纳米粒子分布在所述高折射率相区，分布在所述高折射率相区的所述纳米粒子为二氧化钛、二氧化锆、硫化锌、碳量子点中的一种或几种或全部；和/或

至少部分所述纳米粒子分布在所述低折射率相区，分布在所述低折射率相区的所述纳米粒子为二氧化硅、氟化镁中的一种或全部。
如权利要求77或78所述的光波导，其特征在于，所述纳米粒子的体积分数含量为0～60％。
如权利要求74-79任一项所述的光波导，其特征在于，所述高折射率相区和所述低折射率相区的数量均为多层，且依次间隔层叠设置在所述波导基底表面。
如权利要求80所述的光波导，其特征在于，各所述高折射率相区的厚度或各所述低折射率相区的厚度范围为：100nm～1000nm。
如权利要求74-81任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括耦入光栅和耦出光栅，所述耦入光栅和所述耦出光栅均形成在所述波导基底的表面，所述波导基底的表面设有非光栅区，所述非光栅区为所述耦入光栅和所述耦入光栅之外的区域，至少部分所述增透层位于所述非光栅区。
如权利要求74-81任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括耦入光栅、中继光栅和耦出光栅，所述耦入光栅、所述中继光栅和所述耦出光栅形成在所述波导基底的表面，所述波导基底的表面设有非光栅区，所述非光栅区为所述耦入光栅、所述中继光栅和所述耦出光栅之外的区域，至少部分所述增透层位于所述非光栅区。
如权利要求82或83所述的光波导，其特征在于，部分所述增透层位于所述耦出光栅所在的位置且和所述耦出光栅形成共体结构，所述共体结构包括沿所述耦出光栅的矢量方向排列的光栅微结构，所述共体结构还包括沿所述光波导的法线方向相间分布的所述高折射率相区和所述低折射率相区。
如权利要求84所述的光波导，其特征在于，所述耦出光栅与所述波导基底的连接的面为所述耦出光栅的耦出底面，所述耦出光栅背离所述波导基底的面为所述耦出光栅的耦出顶面，和所述耦出光栅形成所述共体结构的部分所述增透层形成在所述耦出底面和所述耦出顶面之间。
一种近眼显示设备，其特征在于，包括光机和权利要求74-85任一项所述的光波导，所述光机位于所述光波导的入光侧。
一种光波导，应用于近眼显示设备，其特征在于，所述光波导包括第一波导基底、第一光栅结构和第一填充层，所述第一光栅结构形成于所述光第一波导基底的表面，所述第一填充层和所述第一波导基底层叠设置，且所述第一填充层和所述第一波导基底共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。
如权利要求87所述的光波导，其特征在于，所述第一填充层包括光栅接触面，所述光栅接触面具有与所述第一光栅结构相同的周期性排列的微结构，以使得所述第一填充层的所述光栅接触面和所述第一光栅结构的微结构的表面贴合。
如权利要求87所述的光波导，其特征在于，所述第一填充层包括光栅接触面，所述光栅接触面为平面状，所述第一填充层和所述第一光栅结构之间具有周期性排列的狭缝。
如权利要求87-89任一项所述的光波导，其特征在于，所述第一填充层满足如下条件中的一种或多种的组合：

所述第一填充层的透光性大于等于80％；

所述第一填充层的厚度小于等于1000um；

所述第一填充层的材料包括气凝胶材料、树脂材料、无机材料、有机材料中的任意一种或多种的组合；

所述第一填充层的材料为二氧化硅气凝胶。
如权利要求87-90任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括第一盖板，所述第一盖板和所述第一波导基底固定连接，所述第一填充层层叠设置在所述第一盖板和所述第一波导基底之间，所述第一填充层和所述第一盖板贴合。
如权利要求91所述的光波导，其特征在于，所述第一盖板和所述第一波导基底之间通过点胶结构固定连接，所述点胶结构分布在所述第一填充层的周围。
如权利要求91或92所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括第二光栅结构、第二填充层和第二盖板，所述第二光栅结构和所述第一光栅结构分布在所述第一波导基底相对的两侧，所述第二填充层和所述第一波导基底层叠设置，且所述第二填充层和所述第一光波基底共同封闭包围所述第二光栅结构，所述第二填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2，所述第二盖板和所述第一波导基底固定连接，所述第二填充层层叠设置在所述第二盖板和所述第一波导基底之间，所述第二填充层和所述第二盖板贴合。
如权利要求87-93任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括第二波导基底和第三光栅结构，所述第三光栅结构形成在所述第二波导基底上，所述第二波导基底和所述第一波导基底层叠设置，所述第二波导基底和所述第一光波导基底之间设有第三填充层，所述第三填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。
如权利要求87-93任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括至少两个第二波导基底，各所述第二波导基底上均设有第三光栅结构，至少两个所述第二波导基底层叠设置在所述第一波导基底背离所述第一填充层的一侧，所述第二波导基底和所述第一波导基底之间，以及相邻的所述第二波导基底之间均设有第三填充层，所述第三填充层和所述第二波导基底共同包围所述第三光栅结构，所述第三填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。
如权利要求87-90任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括第二波导基底，所述第二波导基底和所述第一波导基底层叠设置，所述第二波导基底的表面设有第三光栅结构，所述第三光栅结构和所述第一光栅结构相对设置，所述第一填充层填充在所述第一波导基底和所述第二波导基底之间，所述第一填充层覆盖第二波导基底和第三光栅结构。
一种光波导，其特征在于，包括第一波导基底、第一光栅结构、波导填充结构、第三光栅结构和第一填充层，所述第一光栅结构形成在所述第一波导基底的表面，所述波导填充结构包裹所述第一光栅结构且覆盖所述第一波导基底，所述第三光栅结构形成在所述波导填充结构背离所述第一波导基底的表面，所述第一填充层覆盖所述波导填充结构，所述第一填充层和所述波导填充结构共同形成封闭的包围架构，所述第三光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第三光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。
如权利要求97所述的光波导，其特征在于，所述波导填充结构的折射率和所述第一波导基底的折射率之间的差值在0-0.5之间。
如权利要求97或98所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括第一盖板，所述第一盖板位于所述第一填充层背离所述波导填充结构的一侧。
如权利要求99所述的光波导，其特征在于，所述波导填充结构的边缘相较第一波导基底内缩，以在第一波导基底的边缘预留位置用于设置点胶结构，所述点胶结构固定连接所述第一盖板和所述第一波导基底。
一种近眼显示设备，其特征在于，包括光机和如权利要求87-100任一项所述的光波导，所述光波导位于所述光机的出光侧。
一种光波导的制作方法，其特征在于，包括：

提供第一盖板，在所述第一盖板上涂设第一填充材料，以在第一盖板上形成第一填充层；

提供第一波导基底，所述第一波导基底上设有第一光栅结构；

对位所述第一盖板和所述第一波导基底，使得所述第一填充层和所述第一波导基底结合且共同封闭包围所述第一光栅结构；

固定所述第一盖板和所述第一波导基底，以使所述第一填充层和所述第一波导基底共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。
一种光波导的制作方法，其特征在于，包括：

提供第一波导基底，所述第一波导基底上设有第一光栅结构；

提供硬质母模，所述硬质母模上具有光栅模结构，所述光栅模结构与所述第一光栅结构形态相同；

对所述硬质母模承载所述光栅模结构的表面及所述光栅模结构的表面进行疏水处理；

在所述硬质母模上涂设第一填充材料，以形成第一填充层；

将第一盖板贴设在所述第一填充层上，使得所述第一盖板和所述第一填充层结合为一体；

脱模，使得所述第一盖板和所述第一填充层与所述硬质母模脱离；

对位所述第一盖板和所述第一波导基底，以使所述第一填充层和所述第一波导基底共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2；

固定所述第一盖板和所述第一波导基底。
一种光波导的制作方法，其特征在于，包括：

提供一种光波导中间结构，所述光波导中间结构包括第一波导基底、第一光栅结构和第一盖板，所述第一光栅结构形成在所述第一波导基底的表面，所述第一盖板和所述第一波导基底层叠设置且固定连接，所述第一盖板和所述第一波导基底之间及所述第一盖板和所述第一光栅结构之间形成间隙；

在所述第一盖板上设注入孔；

通过所述注入孔注入填充材料，以形成第一填充，所述第一填充层和所述第一波导基底共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2。
一种光波导的制作方法，其特征在于，包括：

提供第一波导基底，所述第一波导基底上设有第一光栅结构；

将填充材料涂覆至所述第一波导基底的表面和所述第一光栅结构的表面，形成第一填充层，所述第一填充层和所述第一波导基底共同形成封闭的包围架构，所述第一光栅结构位于所述包围架构内，以使所述第一光栅结构与外界空气隔离，所述第一填充层的折射率和空气的折射率之间的差值小于等于0.2；

在所述第一填充层的边缘，且在所述第一波导基底的表面设置点胶结构；

将第一盖板固定至所述点胶结构，使得所述第一盖板和所述第一波导结构固定连接。
一种光波导，其特征在于，包括波导基底和光栅结构，所述光栅结构和所述波导基底结合，所述波导基底包括第一基材层和第二基材层，所述第一基材层的折射率低于所述第二基材层的折射率，所述第二基材层的折射率和所述第一基材层的折射率的差值大于等于0.1，所述第二基材层的厚度介于50微米至300微米之间；所述光栅结构位于所述第二基材层背离所述第一基材层的一侧，和/或，所述光栅结构位于所述第一基材层和所述第二基材层之间。
如权利要求106所述的光波导，其特征在于，所述第一基材层的材料为玻璃，且所述第一基材层的折射率小于等于1.55。
如权利要求106或107所述的光波导，其特征在于，所述第二基材层的折射率大于等于1.65。
如权利要求106-108任一项所述的光波导，其特征在于，所述第一基材层用于在制作所述第二基材层过程中承载形成所述第二基材层的材料，所述第二基材层通过制作工艺和所述第一基材层结合为一体成型的结构。
如权利要求106-109任一项所述的光波导，其特征在于，所述第一基材层的表面通过刻蚀工艺形成沟槽状的微结构，所述第二基材层形成在所述第一基材层的表面且与所述沟槽状的微结构结合，以形成至少部分所述光栅结构。
如权利要求106-110任一项所述的光波导，其特征在于，所述波导基底的厚度小于0.35mm。
如权利要求106-111任一项所述的光波导，其特征在于，所述第二基材层背离所述第一基材层的一侧设有保护层。
如权利要求106-112任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导包括功能区和边缘区，所述边缘区包围所述功能区，所述波导基底和所述光栅结构位于所述功能区，所述边缘区设波导边缘主体，所述波导边缘主体和所述波导基底的边缘结合，所述波导边缘主体具透光性，且所述波导边缘主体的密度小于所述第一波导基底材料的密度。
如权利要求106-113任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括包裹层，所述包裹层全包裹或半包裹所述波导基底和所述光栅结构，所述包裹层的外表面包括第一表面，所述第一表面为曲面，以矫正不同的近视度数。
一种近眼显示设备，其特征在于，包括光机和如权利要求106-114任一项所述的光波导，所述光波导位于所述光机的出光侧。
一种光波导的制作方法，其特征在于，包括：

在基底层上制作第一光栅层，所述第一光栅层具有第一光栅结构；

通过光栅结构模板制作第二光栅层，将所述第二光栅层制作在所述第一光栅层背离所述基底层的一侧，所述第二光栅层具有第二光栅结构，在所述第一光栅层和所述第二光栅层之间设置增粘层；

脱模所述光栅结构模板，以使所述基底层、所述第一光栅层、所述增粘层和所述第二光栅层结合为一体构成光波导。
根据权利要求116所述的制作方法，其特征在于，通过所述光栅结构模板制作所述第二光栅层的步骤包括：

在所述第一光栅层上制作介质层；

在所述介质层上涂覆所述增粘层；

在所述增粘层上涂覆第二压印材料层；

通过所述光栅结构模板在所述第二压印材料层上制作所述第二光栅结构，以形成所述第二光栅层。
根据权利要求117所述的制作方法，其特征在于，通过所述光栅结构模板制作所述第二光栅层的步骤之前，所述制作方法包括：对所述光栅结构模板的工作表面做抗粘处理，通过所述光栅结构模板在所述第二压印材料层上制作所述第二光栅层的过程中，所述工作表面和所述第二压印材料层接触。
根据权利要求117或118所述的制作方法，其特征在于，在所述第一光栅层上制作介质层的步骤包括：通过镀膜工艺将所述介质层形成在所述第一光栅层上。
如权利要求119所述的制作方法，其特征在于，所述介质层的材料包括氧化物或氮化物；和/或，所述介质层的折射率在1.8～2.3之间。
如权利要求119所述的制作方法，其特征在于，在所述第一光栅层上制作介质层的步骤还包括：通过化学机械研磨工艺对所述介质层进度表面处理。
如权利要求117-121任一项所述的制作方法，其特征在于，所述第二压印材料层的折射率在1.6～1.9之间，和/或，所述第二压印材料层厚度在100～400nm之间。
根据权利要求116-122任一项所述的制作方法，其特征在于，通过所述光栅结构模板制作所述第二光栅层的步骤包括：

提供所述光栅结构模板；

在所述光栅结构模板上制作所述第二光栅层；

通过所述增粘层将连接所述光栅结构模板的所述第二光栅层粘接在所述第一光栅层上。
根据权利要求123所述的制作方法，其特征在于，通过所述光栅结构模板制作所述第二光栅层的步骤包括：先在所述第二光栅层背离所述光栅结构模板的表面涂覆所述增粘层，再将所述第一光栅层粘贴在所述增粘层上。
根据权利要求123或124所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括，在所述第一光栅层上制作介质层，通过所述增粘层将连接所述光栅结构模板的所述第二光栅层粘接在所述介质层上。
根据权利要求125所述的制作方法，其特征在于，所述介质层的表面形态与所述第一光栅层的表面形态相同。
根据权利要求123或124所述的制作方法，其特征在于，通过所述增粘层将连接所述光栅结构模板的所述第二光栅层粘接在所述第一光栅层上的过程中，所述增粘层和所述第一光栅层直接接触。
根据权利要求122-127任一项所述的制作方法，其特征在于，在所述光栅结构模板上制作第二光栅层的步骤之前，对所述光栅结构模板的工作表面做抗粘处理，在所述光栅结构模板上制作第二光栅层的过程中，在所述工作表面上制作所述第二光栅层。
根据权利要求122-128任一项所述的制作方法，其特征在于，在所述基底层上制作所述第一光栅层的步骤包括：在所述基底层上涂覆第一压印材料层，通过纳米压印工艺在所述第一压印材料层上形成所述第一光栅层，形成所述第一光栅层的过程中所述第一压印材料承受的力为第一压力，通过所述增粘层将连接所述光栅结构模板的所述第二光栅层粘接在所述第一光栅层上的过程中，所述第一光栅层和所述第二光栅层承受的力为第二压力，所述第二压力小于等于所述第一压力。
一种光波导，其特征在于，包括：

基底层；

第一光栅层，与所述基底层层叠设置，所述第一光栅层具有第一光栅结构；

第二光栅层，层叠设置在所述第一光栅层背离所述基底层的一侧，所述第二光栅层具有第二光栅结构；

在所述第一光栅层和所述第二光栅层之间具有增粘层。
一种近眼显示设备，其特征在于，包括光机和如权利要求130所述的光波导，所述光波导位于所述光机的出光侧。
一种光波导，应用于近眼显示设备，其特征在于，所述光波导包括依次层叠设置光波导主体、第一减反层、填充主体层、第二减反层和表面保护层，所述第一减反层位于在所述光波导主体和所述填充主体层之间，所述填充主体层的折射率和空气的折射率之间的差在第一预设范围内，所述第二减反层位于所述填充主体层和所述表面保护层之间，所述第二减反层的折射率呈渐变趋势变化，所述第二减反层与所述填充主体层邻近的部分的折射率和所述填充主体层之间的折射率差在第二预设范围内，所述第二减反层与所述表面保护层邻近的部分的折射率和所述表面保护层之间的折射率差在第三预设范围内。
根据权利要求132所述的光波导，其特征在于，所述光波导满足如下条件中的任一项或多项的组合：

所述第一预设范围为小于等于0.25的范围；

所述第二预设范围为小于等于0.1的范围；

所述第三预设范围为小于等于0.1的范围。
根据权利要求132或133所述的光波导，其特征在于，所述填充主体层的折射率和空气的折射率之间的差在0.1～0.25之间，和/或，所述填充主体层的厚度在30～50μm之间。
根据权利要求132-134任一项所述的光波导，其特征在于，所述填充主体层包括基底和折光介质，所述折光介质分散在所述基底内。
根据权利要求135所述的光波导，其特征在于，所述树脂颗粒为内部空心结构。
根据权利要求132-134任一项所述的光波导，其特征在于，所述填充主体层为气凝胶。
根据权利要求132-137任一项所述的光波导，其特征在于，所述第二减反层包括多个层叠设置的第二减反子层，任意相邻两层所述第二减反子层的折射率之间的差在预设范围内。
根据权利要求138所述的光波导，其特征在于，自所述光波导主体至所述表面保护层的方向上，多个所述第二减反子层的折射率沿梯度递增。
根据权利要求138或139所述的光波导，其特征在于，所述第二减反层和所述填充主体层的材料相同，密度不同；和/或，所述第二减反层和所述填充主体层通过同样的制作工艺形成。
根据权利要求132-140任一项所述的光波导，其特征在于，所述第一减反层通过镀膜的方式形成在所述光波导主体的表面。
一种近眼显示设备，其特征在于，包括如权利要求132-141任一项所述的光波导。
一种光波导的制备方法，其特征在于，包括：

在光波导主体上制作第一减反层，使得所述第一减反层和所述光波导主体叠设置；

在所述第一减反层背离所述光波导主体的一侧制作填充主体层；

在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作第二减反层，所述第二减反层的折射率呈渐变趋势变化；

在所述第二减反层背离所述填充主体层的一侧制作表面保护层。
根据权利要求143所述的制备方法，其特征在于，在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作第二减反层的步骤包括：

在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作多个层叠设置的第二减反子层，自所述光波导主体至所述表面保护层的方向上，多个所述第二减反子层的折射率沿梯度递增。
根据权利要求144所述的制备方法，其特征在于，在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作多个层叠设置的第二减反子层的步骤包括：

在基底材料中加入折光介质，并均匀混合得到填充主体材料；

将所述填充主体材料和所述基底材料按预设比例混合后得到多组第二减反材料，多组所述第二减反材料的折射率不同；

在所述填充主体层上依次涂覆并固化多组所述第二减反材料，得到多个层叠设置的所述第二减反子层。
根据权利要求144所述的制备方法，其特征在于，在所述填充主体层背离所述第一减反层的一侧制作多个层叠设置的第二减反子层的步骤包括：

在溶剂中加入硅源材料，得到多组第二减反材料，多组所述第二减反材料中所述硅源材料和所述溶剂的体积比不同；

在所述填充主体层上依次涂覆并固化多组所述第二减反材料，得到多个层叠设置的所述第二减反子层。
一种光波导，应用于近眼显示设备，其特征在于，包括第一波导基底和形成在所述第一波导基底的表面的第一光栅结构，所述第一波导基底用于光路的全反射，所述第一波导基底和所述第一光栅结构均呈柔性，所述光波导具有变形特性，以使得所述光波导能够适配所述近眼显示设备的不同曲率的镜片。
如权利要求147所述的光波导，其特征在于，所述第一波导基底的折射率大于等于1.6，所述第一波导基底的厚度小于300um。
如权利要求147所述的光波导，其特征在于，所述第一波导基底的材料为柔性玻璃或柔性光学树脂材料。
如权利要求147-149任一项所述的光波导，其特征在于，所述第一光栅结构一体成型在所述第一波导基底中。
如权利要求147-150任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括第一调制层，所述第一调制层和所述第一波导基底层叠设置，且部分所述第一调制层填充在所述第一光栅结构中，所述第一调制层的折射率和所述第一光栅结构折射率之间的差值大于等于0.1。
如权利要求151所述的光波导，其特征在于，所述第一调制层的折射率小于所述第一光栅结构的折射率；或，所述第一调制层的折射率大于所述第一光栅结构的折射率。
如权利要求151或152所述的光波导，其特征在于，所述第一调制层背离所述第一光栅结构的表面设有第一辅助光栅结构，所述第一辅助光栅结构用于光线的调制。
如权利要求147-153任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括第二光栅结构，所述第一光栅结构和所述第二光栅结构分别位于所述第一波导基底相对的两侧。
如权利要求147-154任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括第二波导基底、光限制层和第三光栅结构，所述第二波导基底用于光路的全反射，所述第二波导基底呈柔性，所述光限制层层叠设置在所述第一波导基底和所述第二波导基底之间，所述光限制层亦呈柔性且透明状，所述光限制层的折射率低于所述第一波导基底的折射率，也低于所述第二波导基底的折射率，所述光限制层用于保证所述第一波导基底和所述第二波导基底各自的全反射，所述第三光栅结构形成在所述第二波导基底上。
如权利要求147-155任一项所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括柔性衬底层，所述柔性衬底层和所述第一波导基底层叠设置，且位于所述第一波导基底的背离所述第一光栅结构的一侧，所述柔性衬底层呈透明状且折射率低于所述第一波导基底的折射率，所述柔性衬底层用于与所述近眼显示设备的镜片贴合。
一种光波导的制作方法，用于制作权利要求147-156任一项所述的光波导，其特征在于，所述制作方法包括：

提供硬质基底，所述硬质基底包括制作平面；

在所述制作平面上形成一层牺牲层；

在所述牺牲层上制作所述光波导；

溶解所述牺牲层，得到所述光波导。
如权利要求157所述的光波导的制作方法，其特征在于，在所述牺牲层上制作所述光波导的步骤包括：

在所述牺牲层上设置第一波导基底，所述第一波导基底的折射率大于等于1.6，所述第一波导基底的厚度小于300um；

在所述第一波导基底上制作第一光栅结构。
如权利要求157所述的光波导的制作方法，其特征在于，在所述牺牲层上制作光波导的步骤包括：

提供光波导中间结构，所述光波导中间结构呈柔性，且包括第一波导基底和形成在第一波导基底的表面的第一光栅结构；

将所述光波导中间结构设置在所述牺牲层上，所述第一光栅结构和所述牺牲层充分接触；

在所述第一波导基底背离所述第一光栅结构的一侧制作第二光栅结构。
如权利要求157所述的光波导的制作方法，其特征在于，在所述牺牲层上制作光波导的步骤包括：

在所述牺牲层上设置第一波导基底，所述第一波导基底用于光路的全反射，所述第一波导基底呈柔性；

在所述第一波导基底上制作第一光栅结构；

在所述第一光栅结构上形成光限制层，所述光限制层亦呈柔性且透明状，所述光限制层的折射率低于所述第一波导基底的折射率；

在所述光限制层上制作第二波导基底，所述第二波导基底用于光路的全反射，所述第二波导基底呈柔性；

在所述第二波导基底上制作第三光栅结构。
一种近眼显示设备，其特征在于，包括镜片和如权利要求147-156任一项所述的光波导，所述镜片包括曲面部分，所述光波导贴合至所述镜片的所述曲面部分的表层或中间层。