Оптические волноводные комбайнеры обладают значительными преимуществами в расширении зоны выхода и уменьшении толщины внешнего вида в отображении дополненной реальности. Технология расширения зоны выхода направляет свет к человеческому глазу, вызывая многократное дифракционное рассеяние в области сопряжения. Однако множественная дифракция может привести к постепенному ослаблению яркости выхода вдоль светового пути, вызывая неоднородность яркости. Особенно при использовании поляризационных голографических решеток на основе жидких кристаллов в качестве компонентов сопряжения, поскольку решетка чувствительна только к одному виду круговой поляризации, перпендикулярная круговая поляризация проходит прямо, что снижает эффективность использования энергии в волноводной системе. Для решения этой проблемы в данной работе предложена оптическая система AR-дисплея с волноводом на основе поляризационной голографической решетки, обеспечивающая мультиплексирование левого и правого круговых поляризаций, а также достигающая большой диаметр зоны выхода и хорошую однородность зрения. В части теории и симуляции сначала структурой решетки для большого угла обзора управляют при помощи k-пространственного теоретического моделирования, затем использован микро-светодиод (Micro-LED, μLED) в качестве микродисплея, разработан комплект объективов проекции, и выполнены имитационные испытания системы волновода. В экспериментальной части изготовлена поляризационная голографическая решетка с центральной длиной волны 532 нм и размером зоны выхода 45 мм × 25 мм. Экспериментальные результаты показывают, что диагональный угол обзора системы волновода при показателе преломления подложки 1.51 достигает ожидаемых 32.86°. По сравнению с решениями, чувствительными только к одному типу круговой поляризации, однородность, измеренная 9-точечным методом, улучшилась на 48.8%, общая однородность повысилась на 34.1%, а оптическая эффективность комбайнера волновода увеличилась в 1.2 раза. Данная работа представляет ценное руководство и эталон для проектирования поляризационных голографических волноводных систем.

дополненная реальность; жидкокристаллическая поляризационная решетка; микросветодиодный дисплей; волновод; дифракционная решетка