摘要
近年来，近眼显示领域不断发展，能够在真实环境中叠加虚拟信息的增强现实型显示设备逐渐成为越来越多专家学者研究的一个热点方向，而为了满足人们对头戴显示设备尺寸小、重量轻等诉求，基于全息光波导技术实现增强现实显示的光学模组得到了迅速发展，这种模组将全息光栅与透明波导材料相结合，在实现增强现实显示功能的同时，减少光学元件数量，有效减小了设备的尺寸和重量。 然而，大多数采用全息光波导技术的增强现实型产品，都是基于高精度纳米光刻技术来制作光栅，利用实验曝光的手段制作全息光栅的方法并不常见。另外，由于光波导显示的特点，传输图像经扩展出瞳后，它的亮度均匀性明显下降，目前对于这一问题的解决方法是优化耦出光栅的衍射效率，从而改变出射光的光强分布。但由于实验过程的复杂性，很多论文中研究成果只停留在软件模拟阶段，没有实际制作出满足条件的全息光栅。 针对以上的问题，本文设计并制作出一种可面向增强现实设备的全息光波导显示模组，该模组不仅可以在一维方向上实现出瞳扩展，而且可以改善输出图像的显示质量，将出瞳亮度均匀度提高到57.14％。 在显示模组的结构设计方面，基于全息光学原理和全息光波导系统显示原理，提出一种包含耦入光栅、波导材料和耦出光栅的全息光波导显示模组的结构设计方案。 在显示模组的制作方案方面，首先通过曝光实验得到了CH-RD型银盐感红版的衍射效率与曝光量的关系曲线，为该显示模组的曝光方案设计提供依据。然后，基于结构设计方案和衍射效率规律曲线，制定了对照组和实验组的曝光方案，确定了合适的光路的搭建方式和光线入射的角度等问题。最后根据实验方案，通过曝光的方法将耦入光栅、耦出光栅记录在同一块银盐干版材料上，制作出了全息光波导显示模组。 最终对制作出的全息光波导显示模组进行性能测试和参数分析，实验结果表明，本文提出的制作方案能够将全息光波导显示模组的出瞳亮度均匀性提高到57.14％，实现了预期的研究目标。
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