Optische Wellenleiter-Kombinatoren bieten erhebliche Vorteile bei der Erweiterung der Austrittsöffnung und der Erscheinungsverdünnung in Augmented-Reality-Anzeigen. Die Technologie zur Erweiterung der Austrittspupille führt Licht durch mehrfaches Beugungserzeugen im Kopplungsbereich zum menschlichen Auge. Diese Mehrfachbeugung kann jedoch dazu führen, dass die Helligkeit der Austrittspupille entlang des Lichtpfads allmählich abnimmt, was zu Helligkeitsungleichmäßigkeiten führt. Insbesondere bei Verwendung von polarisierenden holografischen Gittern aus Flüssigkristallen als Kopplungselemente, da das Gitter nur auf eine Art zirkular polarisierter Lichtwellen empfindlich ist und das orthogonale zirkular polarisierte Licht direkt durchgelassen wird, wodurch die Energieausnutzung des Wellenleitsystems nicht hoch ist. Zur Bewältigung dieser Herausforderung wird in dieser Arbeit ein optisches AR-Anzeigesystem auf Basis eines polarisierenden holografischen Gitters vorgeschlagen, das links- und rechtshändig zirkular polarisierte Licht multiplexiert und gleichzeitig eine große Austrittspupillengröße und eine gute Eingangsgleichmäßigkeit erzielt. Im theoretischen Design- und Simulationsbereich wurde zunächst die Gitterstruktur für ein großes Sichtfeldwinkel mittels k-Raum-Theorie entworfen. Anschließend wurde ein Mikro-LED (μLED) als Mikrodarsteller verwendet, ein passendes Projektionsobjektiv entwickelt und das gesamte Wellenleitsystem zur Bildgebung simuliert. Im experimentellen Teil wurde ein polarisierendes holografisches Wellenleitgitter mit einer Zentralwellenlänge von 532 nm und einer Austrittspupillengröße von 45 mm × 25 mm hergestellt. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass der diagonale Sichtfeldwinkel des Wellenleitsystems bei einem Substratbrechungsindex von 1,51 den erwarteten Wert von 32,86° erreicht. Im Vergleich zu Lösungen, die nur auf eine einzelne zirkulare Polarisation reagieren, verbesserte sich die Gleichmäßigkeit gemessen mit der 9-Punkte-Methode um 48,8 %, die Gesamtgleichmäßigkeit stieg um 34,1 % und die optische Effizienz des Wellenleiter-Kombinators wurde um das 1,2-fache erhöht. Diese Arbeit bietet wertvolle Leitlinien und Referenzen für das Design polarisierender holografischer Wellenleiter.

Augmented Reality; Flüssigkristall-Polarisationsgitter; Micro-LED-Anzeige; Wellenleiter; Beugungsgitter