用于增强现实显示的大角度均匀衍射超表面光栅的设计

面向增强现实（AR）显示系统的宽角域视场均匀性需求，提出一种基于超表面的大角度均匀衍射光栅设计方法，并通过微纳加工实现器件制备。基于传播相位调控原理与等效介质理论构建光栅初始结构，采用遗传算法对光栅参数进行多目标联合优化，优化后光栅衍射效率提升了8.3%，均匀度提升了27.5%，实现了宽视场的高均匀性。数值仿真结果表明，所设计的超表面光栅在±28°对角线视场范围具有0.56的平均衍射效率，视场角均匀性高于88%。采用薄膜沉积、电子束光刻和干法刻蚀等工艺对光栅进行了加工。实验结果与仿真结果吻合，证实了该设计的有效性。