用于光场成像的超构衍射光栅阵列优化

作者：郭晨光; 王文雯; 郝绍坤; 林怡彬; 周雄图^*; 张永爱; 吴朝兴; 郭太良

来源：光电子技术, 2023, 43(01): 26-33.

DOI：10.19453/j.cnki.1005-488x.2023.01.005

• 纳米光栅
• 衍射效率
• 严格耦合波分析
• 光场显示
• 裸眼3D显示

为提高矢量光场显示亮度和视角均匀性，提出了一种应用于圆偏振光场成像的超构光栅结构。利用严格耦合波分析，逐像素对超构光栅结构进行仿真，研究了入射光偏振状态、光栅结构、入射角度对-1级光衍射效率的影响规律。仿真结果表明，圆偏振光显示可以使得光栅衍射效率稳定高效，当光栅周期为500 nm时，与基于TE和TM设计的光栅结构相比，圆偏振光设计的光栅结构衍射效率提高了18.5%和2.6%；光栅高度和占空比对衍射效率具有明显的影响。综合考虑光栅制备难度、衍射效率和视角均匀性，设计了一种高度为0.6μm，占空比为0.4的光栅阵列结构应用于圆偏振光场显示，系统衍射效率可以达到40%以上，具有较优的综合性能，对超构光栅设计制备和裸眼3D显示具有一定指导意义。