光波导母版的制备方法、光波导及增强现实设备与流程

1.本技术涉及电子领域，具体涉及一种光波导母版的制备方法、光波导及增强现实设备。


背景技术：

2.随着虚拟现实与增强显示的技术发展，ar(argument reality，即增强现实)设备受到越来越多的关注。浮雕衍射光波导方案具有体积小、轻薄及易于佩戴的优点，是未来ar技术的主流方案之一。该方案在制备光波导之前，需要先制备光波导压印母版，光波导压印母版的加工时间通常需要3-6个月时间，光波导压印母版完成后，若需要修改设计方案，或者进行简单优化，则需要重新加工光波导压印母版，导致整个光波导的研发周期长，成本高。


技术实现要素：

3.本技术第一方面实施例提供了一种光波导母版的制备方法，其包括：
4.提供至少一个第一母版，每个所述第一母版具有至少一个第一光栅；
5.采用所述至少一个第一母版制备至少两个光栅器件，所述光栅器件具有与所述第一光栅互补的第二光栅；
6.提供承载层，将所述至少两个光栅器件设置在所述承载层的预设位置，并使所述第二光栅背离所述承载层设置，得到第二母版；以及
7.采用所述第二母版制备所述光波导母版，所述光波导母版具有至少两个第三光栅，所述第三光栅与所述第二光栅互补，且所述第三光栅与所述第一光栅具有相同的结构。
8.本技术第二方面实施例提供了一种光波导，所述光波导采用光波导母版进行制备，所述光波导母版为本技术实施例所述的方法制得的光波导母版，所述光波导具有与所述至少两个第三光栅互补的光栅。
9.本技术第三方面实施例提供一种增强现实设备，其包括：
10.显示器，所述显示器用于出射光信号，所述光信号包括图像信息；
11.镜头，所述镜头设置于所述显示器的显示面侧，用于对所述光信号进行调制；以及本技术实施例所述的光波导，所述光波导设置于所述镜头背离所述显示器的一侧，用于将经所述镜头调制后的所述光信号传输。
12.本技术实施例的光波导母版的制备方法，可以采用至少一个第一母版制备至少光栅器件，再将至少两个光栅器件贴合至承载层上，得到第二母版；最后采用第二母版，通过压印、转印的方式制备光波导器件。在开发过程中，当第一母版设计完成并加工结束后，需要对第一母版进行改进或优化时，无需采用电子束曝光等制备周期长、成本高的方法制备新的光波导母版，只需要根据第一母版，采用本技术的制备方法，通过压印和拼接工艺等就能够制备新的光波导母版，从而可以大大缩短了光波导母版制备的时间，降低了工艺成本，大大缩短了光波导母版的开发时间，使得光波导模板的设计更灵活。
附图说明
13.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1是本技术一实施例的光波导模板的制备方法的流程示意图。
15.图2是本技术一实施例的光波导模板制备流程的结构示意图。
16.图3是本技术一实施例的第一母版结构示意图。
17.图4是本技术又一实施例的第一母版结构示意图。
18.图5是图2中虚线框i的放大图。
19.图6是本技术一实施例的采用第一母版制备光栅器件的流程示意图。
20.图7是本技术一实施例的采用第一母版制备光栅器件的结构示意图。
21.图8是本技术又一实施例的采用第一母版制备光栅器件的流程示意图。
22.图9是本技术一实施例的承载层的制备流程示意图。
23.图10是本技术一实施例的承载层的结构示意图。
24.图11是本技术一实施例的采用第二母版制备光波导母版的流程示意图。
25.图12是本技术一实施例的光波导母版的结构示意图。
26.图13是本技术又一实施例的光波导模板的制备方法的流程示意图。
27.图14是本技术又一实施例的制备的结构示意图。
28.图15是本技术又一实施例的光波导模板的制备方法的流程示意图。
29.图16是本技术又一实施例的制备的结构示意图。
30.图17是本技术一实施例的光波导的结构示意图。
31.图18是本技术一实施例的增强现实设备的结构示意图。
32.附图标记说明：
33.100-光波导母版，20-第三光栅，21-第三耦入光栅，23-第三耦出光栅，40-第三基材层，60-第三附着层，80-第二光栅层；10-第一母版，11-第一光栅，12-第一光栅层，13-第一基材层，14-第一附着层，15-保护层；111-第一耦入光栅，112-第一转折光栅，113-第一耦出光栅，30-中间态压印母版，31-光栅器件，31a-耦入光栅器件，31c-耦出光栅器件，311-第二光栅，311a-第二耦入光栅，311c-第二耦出光栅，50-第二母版，51-承载层，511-第二基材层，512-第二附着层，513-固化胶层，200-光波导，400-增强现实设备，410-显示器，430-镜头。
具体实施方式
34.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没
有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
36.下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
37.需要说明的是，为便于说明，在本技术的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。
38.本技术实施例提供一种光波导母版，其可以通过纳米压印技术(nanoimprint lithography)制备衍射光波导，例如全息衍射光波导、浮雕衍射光波导。
39.请参见图1及图2，在一些实施例中，本技术的光波导母版100的制备方法包括：
40.s101，提供至少一个第一母版10(如图3及图4所示)，每个第一母版10具有至少一个第一光栅11；
41.可选地，第一母版10可以以硅衬底为原材料，采用电子束曝光(electron beam lithography)或全息激光曝光等技术进行制备。第一母版10可以为原有的光波导母版(如在先项目、其它项目的光波导母版、或本项目以设计完成的光波导母版)。
42.请参见图3，可选地，第一光栅11至少包括第一耦入光栅111(input grating)及第一耦出光栅113(output grating)。请参见图4，在一些实施例中，第一光栅11还包括第一转折光栅112(fold/turngrating)。第一耦入光栅111、第一耦出光栅113及第一转折光栅112可以为同一个第一母版10上的光栅；也可以为两个第一母版10上的光栅；还可以为三个第一母版10上的光栅。
43.可选地，第一耦入光栅111可以为但不限于为矩形光栅(又称二元光栅)、闪耀光栅(blazed grating，三角形)、倾斜光栅(slanted grating)等中的至少一种。可选地，第一耦出光栅113可以为但不限于为矩形光栅(又称二元光栅)、闪耀光栅(blazed grating，三角形)、倾斜光栅(slanted grating)等中的至少一种。第一耦入光栅111与第一耦出光栅113的类型可以相同，也可以不同。
44.在一些实施例中，光波导母版100的制备方法还包括：在第一母版10具有第一光栅11的表面涂覆离型剂(又称为脱模剂)。涂覆离型剂有利于后续第一母版10的脱模。
45.可选地，离型剂可以为但不限于为硅油离型剂、石蜡类、聚乙烯类、有机硅类、氛类离型剂等中的至少一种。
46.s102，采用至少一个第一母版10制备至少两个光栅器件31，光栅器件31具有与第一光栅11互补的第二光栅311；
47.请再次参见图2，可选地，采用至少一个第一母版10作为压印模板，在中间态压印母版30上压印第二光栅311，并切下中间态压印母版30上具有第二光栅311的部分，形成光栅器件31。
48.可以理解地，第一光栅11与第二光栅311互补指第一光栅11与第二光栅311的结构互补；换言之，当第一光栅11与第二光栅311面对面贴合时，第一光栅11的凸起填充第二光栅311的凹槽且紧密贴合设置，同样地，第二光栅311的凸起填充第一光栅11的凹槽且紧密贴合设置。
49.可选地，光栅器件31可以为但不限于为树脂材质。中间态压印母版30可以为但不限于为树脂材质，中间态压印母版30为压印软模板，这样可以通过纳米压印或转印的方式，将第一母版10上的第一光栅11转印至中间态压印母版30的，得到具有第二光栅311的光栅
器件31，且转印后，易于从中间态压印母版30切割下具有第二光栅311的部分。
50.可选地，至少两个光栅器件31包括耦入光栅器件31a及耦出光栅器件31c，耦入光栅器件31a包括第二耦入光栅311a，第二耦入光栅311a与第一耦入光栅111互补；耦出光栅器件31c包括第二耦出光栅311c，第二耦出光栅311c与第一耦出光栅113互补。可选地，耦入光栅器件31a及耦出光栅器件31c可以采用同一个第一母版10进行制备；也可以采用两个不同的第一母版10进行制备。
51.在一些实施例中，至少两个光栅器件31还包括转折光栅器件，转折光栅器件包括第二转折光栅，第二转折光栅与第一转折光栅112互补。换言之，至少两个光栅器件31包括耦入光栅器件31a、转折光栅器件及耦出光栅器件31c。可选地，耦入光栅器件31a、转折光栅器件及耦出光栅器件31c可以采用同一个第一母版10进行制备；也可以采用两个不同的第一母版10进行制备；还可以采用三个不同的第一母版10进行制备，即耦入光栅器件31a、转折光栅器件及耦出光栅器件31c分别根据不同的第一母版10制备。
52.s103，提供承载层51，将至少两个光栅器件31设置在承载层51的预设位置，并使第二光栅311背离承载层51设置，得到第二母版50；以及
53.可选地，在每个光栅器件31远离第二光栅311的一侧通过oca胶等粘接层，将至少两个光栅器件31分别粘合在承载层51的预设位置上。可选地，预设位置可以根据需要制备的光波导母版100的设计进行确定。具体地，当至少两个光栅器件31包括耦入光栅器件31a及耦出光栅器件31c时，依次将耦入光栅器件31a及耦出光栅器件31c设置于同一个承载层51的不同位置。当至少两个光栅器件31包括耦入光栅器件31a、转折光栅器件及耦出光栅器件31c时，依次将耦入光栅器件31a、转折光栅器件及耦出光栅器件31c设置于同一个承载层51的不同位置。
54.在一些实施例中，当至少两个光栅器件31包括耦入光栅器件31a及耦出光栅器件31c时，将至少两个光栅器件31设置在承载层51的预设位置，包括：
55.1)将耦入光栅器件31a通过第一粘接层设置于承载层51的第一子位置，以及
56.2)将耦出光栅器件31c通过第二粘接层设置于承载层51的第二子位置，耦入光栅器件31a与耦出光栅器件31c设置于承载层51的同侧，第一子位置与第二子位置之间具有预设距离，预设位置包括第一子位置及第二子位置。
57.在另一些实施例中，当光至少两个栅器件包括耦入光栅器件31a、转折光栅器件及耦出光栅器件31c时，将至少两个光栅器件31设置在承载层51的预设位置，包括：
58.1)将耦入光栅器件31a通过第一粘接层设置于承载层51的第一子位置；
59.2)将耦出光栅器件31c通过第二粘接层设置于承载层51的第二子位置；以及
60.3)将转折光栅器件通过第三粘接层设置于承载层51的第三子位置；
61.其中，耦入光栅器件31a、转折光栅及耦出光栅器件31c设置于承载层51的同侧，预设位置包括第一子位置、第二子位置及第三子位置。
62.可选地，第一粘接层可以为但不限于为光学胶(oca胶，例如双面oca胶带)、双面泡棉胶等中的至少一种。第二粘接层可以为但不限于为光学胶(oca胶，例如双面oca胶带)、双面泡棉胶等中的至少一种。第三粘接层可以为但不限于为光学胶(oca胶，例如双面oca胶带)、双面泡棉胶等中的至少一种。第一粘接层、第二粘接层及第三粘接层可以相同，也可以不同。本技术不作具体限定。
63.s104，采用第二母版50制备光波导母版100，光波导母版100具有至少两个第三光栅20，第三光栅20与第二光栅311互补，且第三光栅20与第一光栅11具有相同的结构。
64.可选地，采用第二母版50作为压印模具，通过纳米压印技术(nanoimprint lithography)，将第二光栅311转印至另一基材上得到具有至少两个第三光栅20的光波导母版100。
65.请再次参见图2，可选地，至少两个第三光栅20包括第三耦入光栅21及第三耦出光栅23。换言之，光波导母版100至少包括第三耦入光栅21及第三耦出光栅23。可以理解地，通过两次压印或转印(两次镜像复制)之后，第三耦入光栅21与第一耦入光栅111相同，第三耦出光栅23与第一耦出光栅113相同。
66.在一些实施例中，当光波导母版100可以实现一维扩瞳时，第三耦入光栅21可以为但不限于为矩形光栅(又称二元光栅)、闪耀光栅(blazed grating，三角形)、倾斜光栅(slanted grating)等中的至少一种；第三耦出光栅23可以为但不限于为矩形光栅(又称二元光栅)、闪耀光栅(blazed grating，三角形)、倾斜光栅(slanted grating)等中的至少一种。
67.在另一些实施例中，当光波导母版100可以实现二维扩瞳时，第三耦入光栅21可以为但不限于为矩形光栅(又称二元光栅)、闪耀光栅(blazed grating，三角形)、倾斜光栅(slanted grating)等中的至少一种；第三耦出光栅23可以为但不限于为矩形光栅(又称二元光栅)。
68.在一些实施例中，至少两个第三光栅20还包括第三转折光栅。换言之，光波导母版100包括第三耦入光栅21、第三转折光栅及第三耦出光栅23。可以理解地，通过两次压印或转印(两次镜像复制)之后，第三耦入光栅21与第一耦入光栅111相同，第三耦出光栅23与第一耦出光栅113相同，第三转折光栅与第一转折光栅112相同。
69.请一并参见图5，可选地，第三光栅20的光栅周期的范围c可以为300nm至600nm。具体地，第三光栅20的光栅周期可以为但不限于为300nm、320nm、340nm、360nm、380nm、400nm、420nm、440nm、460nm、480nm、500nm、520nm、540nm、560nm、580nm、600nm等。可选地，第三耦入光栅21、第三耦出光栅23的光栅周期相等。本技术实施例中，当涉及到数值范围a至b时，如未特别指明，均表示包括端点数值a，且包括端点数值b。
70.可选地，第三光栅20的光栅高度h的范围可以为20nm至300nm。具体地，第三光栅20的光栅高度可以为但不限于为20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、120nm、140nm、160nm、180nm、200nm、220nm、240nm、260nm、280nm、300nm等。
71.在一些实施例中，第三光栅20的光栅高度渐变变化。例如第三耦入光栅21的光栅高度逐渐降低，且第三耦出光栅23的光栅高度逐渐降低。又例如第三耦入光栅21的光栅高度逐渐增加，且第三耦出光栅23的光栅高度逐渐增加。第三光栅20的光栅高度的渐变变化可以提高光波导模板制得的光波导的光学效率的均一性。
72.可选地，第三光栅20的占空比的范围可以为大于0且小于1。进一步地，第三光栅20的占空比的范围0.3至0.8。具体地，第三光栅20的占空比可以为但不限于为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8等。本技术术语“占空比”指第三光栅20上沿着凸起或凹陷的排列方向，凸起的宽度w1与凸起w1及凹陷w2的总宽度(即光栅周期c)之比，即w1/(w1+w2)＝w1/c。
73.在一些实施例中，第三光栅20的占空比渐变变化。例如第三耦入光栅21的占空比
逐渐降低，且第三耦出光栅23的占空比逐渐降低。又例如第三耦入光栅21的占空比逐渐增加，且第三耦出光栅23的占空比逐渐增加。第三光栅20的占空比的渐变变化可以提高光波导模板制得的光波导的光学效率的均一性。
74.本技术实施例的光波导母版100的制备方法，可以采用至少一个第一母版10制备至少光栅器件31，再将至少两个光栅器件31贴合至承载层51上，得到第二母版50；最后采用第二母版50，通过压印、转印的方式制备光波导器件。在开发过程中，当第一母版10设计完成并加工结束后，需要对第一母版10进行进一步改进或优化(例如调整耦入光栅及耦出光栅的距离，或者制备具有其中一个第一母版10的耦入光栅及另一个第一母版10的耦出光栅的母版时)时，无需采用电子束曝光等制备周期长、成本高的方法制备新的光波导母版100，只需要根据第一母版10，采用本技术的制备方法，通过压印和拼接工艺等制备新的光波导母版100，从而可以大大缩短了光波导母版100制备的时间，降低了工艺成本，大大缩短了光波导母版100的开发时间，使得光波导模板的设计更灵活。
75.请参见图6及图7，在一些实施例中，采用至少一个第一母版10作制备至少两个光栅器件31，包括：
76.s1021，在每个第一母版10具有第一光栅11的表面形成第一胶层(图未示)；
77.可选地，在每个第一母版10具有第一光栅11的表面采用旋涂(spincoating)、喷墨印刷(ijp)、狭缝涂布(slit coating)等涂覆方式涂覆光固化胶液(为了与下面的光固化胶液进行区分，这里称为第一光固化胶液)，并进行烘烤去除溶剂后，形成第一胶层。
78.可选地，第一光固化胶液可以为紫外光固化胶液。第一光固化胶液包括但不限于包括丙烯酸酯及光引发剂。光引发剂可以为但不限于为1-羟基环己基苯基甲酮(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone，光引发剂184)、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷(diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide，tpo)、二苯甲酮(benzophenone，bp)、丙基噻吨酮(itx)、2,4-二乙基硫杂蒽酮(detx)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(光引发剂1173)、光引发剂1000(20wt％的1-羟基环己基苯基甲酮与80wt％的2-甲基-2-羟基-1-苯基-1-丙酮)、光引发剂1300(30wt％的光引发剂369与70wt％光引发剂651(二甲基苯偶酰缩酮，dmpa))、光引发剂1700(25wt％的光引发剂bapo(又称光引发剂819)与75wt％的光引发剂1173)、光引发剂500(50wt％的光引发剂1173与50wt％的bp)等中的一种或多种。
79.在一些实施例中，第一光固化胶液还包括溶剂、助剂、消泡剂及流平剂。可选地，溶剂可以为但不限于为乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、环己酮、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚、异丙醇、丁酮、甲基丁酮等中的一种或多种。助剂包括消泡剂、流平剂等。消泡剂可以为有机硅消泡剂、聚醚型消泡剂中的一种或多种，流平剂可以为但不限于为有机硅流平剂等。
80.可选地，第一光固化胶液的粘度可以为3cp至10000cp。进一步地，第一光固化胶液的粘度可以为3cp至100cp。具体地，第一光固化胶液的粘度可以为但不限于为3cp、10cp、30cp、50cp、80cp、100cp、300cp、500cp、800cp、1000cp、1500cp、2000cp、3000cp、4000cp、5000cp、6000cp、7000cp、8000cp、9000cp、10000cp。第一光固化胶液的粘度越大，则形成的第一胶层的厚度越厚。
81.s1022，提供第一基材层13，并在第一基材层13上形成第一附着层14；
82.可选地，提供第一基材层13，采用旋涂(spincoating)、喷墨印刷(ijp)、狭缝涂布
(slit coating)等涂覆方式，在第一基材层13的表面涂覆第一附着层14，第一附着层14用于增加第一胶层(或下述形成的第一光栅层12)在第一基材层13上的附着性。
83.可选地，第一基材层13可以为但不限于为对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚碳酸酯(pc)或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)中的至少一种。
84.可选地，第一基材层13的厚度可以为但不限于为10μm至500μm。具体地，第一基材层13的厚度可以为但不限于为10μm、20μm、40μm、60μm、80μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm等。
85.可选地，第一附着层14可以包括聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，pdms)、硅烷偶联剂等中的至少一种。
86.可选地，第一附着层14的厚度可以为但不限于为20nm至500nm。具体地，可以为但不限于为20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm等。
87.步骤s1021与步骤s1022的顺序可以对换，本技术不作具体限定。
88.s1023，将具有第一附着层14的第一基材层13压合于具有第一胶层的第一母版10上，并使第一附着层14贴合于第一胶层；
89.可选地，将具有第一附着层14的第一基材层13固定于纳米压印设备的治具上；并将具有第一胶层的第一母版10设置在纳米压印设备的承载台上，抽真空，将具有第一附着层14的第一基材层13与具有第一胶层的第一母版10进行粗对位，将固定有具有第一附着层14的第一基材层13的治具下降，以使具有第一附着层14的第一基材层13压合于具有第一胶层的第一母版10上，并使第一附着层14贴合于第一胶层，即贴合后的中间产品包括依次层叠设置的第一母版10、第一胶层、第一附着层14及第一基材层13；接着采用滚轮进行压印。
90.可选地，滚轮压印的速度为1cm/s至10cm/s。具体地，滚轮压印的速度可以为但不限于为1cm/s、2cm/s、3cm/s、4cm/s、5cm/s、6cm/s、7cm/s、8cm/s、9cm/s、10cm/s等。滚轮压印的速度太慢，影响生产效率，滚轮压印的速度太快，可能达不到理想高度。
91.s1024，对第一胶层进行固化得到第一光栅层12，去除第一母版10，得到中间态压印母版30，第一光栅层12远离第一附着层14的表面具有第二光栅311；以及
92.可选地，采用波长为365nm的紫外光(例如汞灯、led灯等)，对第一胶层进行光固化，以得到第一光栅层12，脱模脱去第一母版10，得到中间态压印母版30，其中，中间态压印母版30包括依次层叠设置的第一基材层13、第一附着层14及第一光栅层12。
93.可选地，第一胶层光固化的固化能量为1000mj/cm2至3000mj/cm2；具体地，1000mj/cm2、1200mj/cm2、1400mj/cm2、1600mj/cm2、1800mj/cm2、2000mj/cm2、2200mj/cm2、2400mj/cm2、2600mj/cm2、2800mj/cm2、3000mj/cm2。固化能量太低，则第一胶层难以发生固化，固化能量太高，则材料收缩过大，容易在内部残留应力，且光栅容易发生变形，影响光栅的结构。
94.可选地，第一母版10的脱模速度为1cm/s至10cm/s。具体地，脱模速度可以为但不限于为1cm/s、2cm/s、3cm/s、4cm/s、5cm/s、6cm/s、7cm/s、8cm/s、9cm/s、10cm/s等。第一母版10脱模的速度太慢，影响效率；第一母版10脱模的速度太快，容易使第一光栅层12产生结构缺失。
95.可选地，第一光栅层12的厚度为0.5μm至50μm。具体地，第一光栅层12的厚度可以为但不限于为0.5μm、1μm、3μm、5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μ
m、50μm等。
96.s1025，切下中间态压印母版30上具有第二光栅311的部分得到光栅器件31，其中，光栅器件31包括依次层叠设置的第一基材层13、第一附着层14及第一光栅层12。
97.可选地，采用激光切割，切除中间态压印母版30上不具有第二光栅311的部分，从而得到光栅器件31(具有第二光栅311的部分)。
98.为了避免制得的光栅器件31部分存在不良，可以一次性纸杯3-5个同类型的光栅器件31，例如制备3个耦入光栅器件31a及3个耦出光栅器件31c。
99.本实施例中与上述实施例相同部分的描述请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
100.请参见图8，进行激光切割，切下所述中间态压印母版上具有第二光栅的部分得到光栅器件之后，在一些实施例中，采用至少一个第一母版10作制备至少两个光栅器件31还包括：
101.s1026，在每个光栅器件31具有第二光栅311的表面形成保护层15。
102.可选地，在光栅器件31具有第二光栅311的表面涂覆一层树脂层作为保护层15，以防止在将光栅器件31拼接于承载层51时，第二光栅311被损坏。可选地，树脂层可以但不限于为聚乙烯醇树脂(pva)。
103.请参见图9及图10，在一些实施例中，提供承载层51包括：
104.s1031，提供衬底层，并在衬底层的表面形成第二胶层；
105.可选地，衬底层可以为但不限于为硅衬底。可选地，在硅衬底采用旋涂(spincoating)、喷墨印刷(ijp)、狭缝涂布(slit coating)等涂覆方式涂覆第二光固化胶液，并进行烘烤去除溶剂后，形成第二胶层。关于第二光固化胶液的详细描述请参见上述实施例中第一光固化胶液部分的描述，在此不再赘述。此外，第二光固化胶液与第一光固化胶液还可以具有不同的组分及配比，本技术对比不作具体限定。
106.s1032，提供第二基材层511，并在对第二基材层511的表面形成第二附着层512；
107.可选地，提供第二基材层511，采用旋涂(spincoating)、喷墨印刷(ijp)、狭缝涂布(slit coating)等涂覆方式，在第二基材层511的表面涂覆第二附着层512，第二附着层512用于增加第二胶层在第二基材层511上的附着性。
108.可选地，第二基材层511可以为但不限于为对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚碳酸酯(pc)或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)中的至少一种。
109.可选地，第二基材层511的厚度可以为但不限于为10μm至500μm。具体地，第二基材层511的厚度可以为但不限于为10μm、20μm、40μm、60μm、80μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm等。
110.可选地，第二附着层512可以包括聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，pdms)、硅烷偶联剂等中的至少一种。
111.可选地，第二附着层512的厚度可以为但不限于为20nm至500nm。具体地，可以为但不限于为20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm等。
112.步骤s1031与步骤s1032的顺序可以对换，本技术不作具体限定。
113.s1033，将具有第二附着层512的第二基材层511压合于具有第二胶层的衬底层上，
并使第二附着层512贴合于第二胶层；以及
114.可选地，将具有第二附着层512的第二基材层511固定于纳米压印设备的治具上；并将具有第二胶层的衬底层设置在纳米压印设备的承载台上，抽真空，将具有第二附着层512的第二基材层511与具有第二胶层的衬底层进行粗对位，将固定有具有第二附着层512的第二基材层511的治具下降，以使具有第二附着层512的第二基材层511压合于具有第二胶层的衬底层上，并使第二附着层512贴合于第二胶层，即贴合后的中间产品包括依次层叠设置的衬底层、第二胶层、第二附着层512及第二基材层511；接着采用滚轮进行压印。
115.可选地，滚轮压印的速度为1cm/s至10cm/s。具体地，为1cm/s、2cm/s、3cm/s、4cm/s、5cm/s、6cm/s、7cm/s、8cm/s、9cm/s、10cm/s等。滚轮压印的速度太慢，影响生产效率，滚轮压印的速度太快，可能达不到理想高度。
116.s1034，对第二胶层进行固化得到固化胶层513，去除衬底层，得到承载层51，承载层51包括依次层叠设置的第二基材层511、第二附着层512及固化胶层513。
117.可选地，采用波长为365nm的紫外光(例如汞灯、led灯等)，对第二胶层进行光固化，以得到固化胶层513，脱模脱去衬底层，得到承载层51，其中，承载层51包括依次层叠设置的第二基材层511、第二附着层512及固化胶层513。可选地，在承载层51上设置光栅器件31时，光栅器件31设置于承载层51的固化胶层513侧；换言之，固化胶层513相较于第二基材层511更靠近光栅器件31。
118.可选地，第二胶层光固化的时间固化能量为1000mj/cm2至3000mj/cm2；具体地，1000mj/cm2、1200mj/cm2、1400mj/cm2、1600mj/cm2、1800mj/cm2、2000mj/cm2、2200mj/cm2、2400mj/cm2、2600mj/cm2、2800mj/cm2、3000mj/cm2。固化能量太低，则第二胶层难以发生固化，固化能量太高，则材料收缩过大，容易在内部残留应力。
119.可选地，衬底层的脱模速度为1cm/s至10cm/s。具体地，脱模速度可以为但不限于为1cm/s、2cm/s、3cm/s、4cm/s、5cm/s、6cm/s、7cm/s、8cm/s、9cm/s、10cm/s等。衬底层脱模的速度太慢，影响效率，衬底层脱模的速度太快，容易时固化胶层513产生结构缺失。
120.可选地，固化胶层513的厚度为0.5μm至50μm。具体地，固化胶层513的厚度可以为但不限于为0.5μm、1μm、3μm、5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm等。
121.请参见图11，在一些实施例中，采用第二母版50制备光波导母版100，包括：
122.s1041，在第二母版50具有第二光栅311的表面上形成第三胶层；
123.可选地，在第二母版50具有第二光栅311的表面，采用旋涂(spincoating)、喷墨印刷(ijp)、狭缝涂布(slit coating)等涂覆方式涂覆第三光固化胶液，并进行烘烤去除溶剂后，形成第三胶层。关于第三光固化胶液的详细描述请参见上述实施例中第一光固化胶液部分的描述，在此不再赘述。此外，第三光固化胶液与第一光固化胶液还可以具有不同的组分及配比，本技术对比不作具体限定。
124.s1042，提供第三基材层40，并在第三基材层40上形成第三附着层60；
125.可选地，提供第三基材层40，采用旋涂(spincoating)、喷墨印刷(ijp)、狭缝涂布(slit coating)等涂覆方式，在第三基材层40的表面涂覆第三附着层60，第三附着层60用于增加第三胶层在第三基材层40上的附着性。
126.可选地，第三基材层40可以为但不限于为对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚碳酸酯
(pc)或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)中的至少一种。可选地，第三基材层40的厚度可以为但不限于为10μm至500μm。具体地，第三基材层40的厚度可以为但不限于为10μm、20μm、40μm、60μm、80μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm等。
127.可选地，第三附着层60可以包括聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，pdms)、硅烷偶联剂等中的至少一种。可选地，第三附着层60的厚度可以为但不限于为20nm至500nm。具体地，可以为但不限于为20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm等。
128.步骤s1041与步骤s1042的顺序可以对换，本技术不作具体限定。
129.s1043，将具有第三附着层60的第三基材层40压合于具有第三胶层的第二母版50上，并使第三附着层60贴合于第三胶层；以及
130.可选地，将具有第三附着层60的第三基材层40固定于纳米压印设备的治具上；并将具有第三胶层的第二母版50设置在纳米压印设备的承载台上，抽真空，将具有第三附着层60的第三基材层40与具有第三胶层的第二母版50进行粗对位，将固定有具有第三附着层60的第三基材层40的治具下降，以使具有第三附着层60的第三基材层40压合于具有第三胶层的第二母版50上，并使第三附着层60贴合于第三胶层，即贴合后的中间产品包括依次层叠设置的第二母版50、第三胶层、第三附着层60及第三基材层40；接着采用滚轮进行压印。
131.可选地，滚轮压印的速度为1cm/s至10cm/s。具体地，滚轮压印的速度可以为但不限于为1cm/s、2cm/s、3cm/s、4cm/s、5cm/s、6cm/s、7cm/s、8cm/s、9cm/s、10cm/s等。滚轮压印的速度太慢，影响生产效率，滚轮压印的速度太快，可能达不到理想高度。
132.s1044，对第三胶层进行固化得到第二光栅层80，去除第二母版50，得到光波导母版100，其中，光波导母版100包括依次层叠设置的第三基材层40、第三附着层60及第二光栅层80(如图12所示)，第二光栅层80远离第三附着层60的表面具有第三光栅20。
133.可选地，采用波长为365nm的紫外光(例如汞灯、led灯等)，对第三胶层进行光固化，以得到第二光栅层80，脱模脱去第二母版50，得到光波导母版100。
134.可选地，第三胶层光固化的固化能量为1000mj/cm2至3000mj/cm2；具体地，1000mj/cm2、1200mj/cm2、1400mj/cm2、1600mj/cm2、1800mj/cm2、2000mj/cm2、2200mj/cm2、2400mj/cm2、2600mj/cm2、2800mj/cm2、3000mj/cm2。固化能量太低，则第三胶层难以发生固化，固化能量太高，则材料收缩过大，容易在内部残留应力，且光栅容易发生变形，影响光栅的结构。
135.可选地，第二母版50的脱模速度为1cm/s至10cm/s。具体地，第二母版50的脱模速度可以为但不限于为1cm/s、2cm/s、3cm/s、4cm/s、5cm/s、6cm/s、7cm/s、8cm/s、9cm/s、10cm/s等。第二母版50脱模的速度太慢，影响效率；第人母版脱模的速度太快，容易使第二光栅层80产生结构缺失。
136.可选地，第二光栅层80的厚度为0.5μm至50μm。具体地，第二光栅层80的厚度可以为但不限于为0.5μm、1μm、3μm、5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm等。
137.请参见图13及图14，本技术实施例提供的光波导母版100的制备方法包括：
138.s201，提供第一母版10，第一母版10包括第一耦入光栅111及第一耦出光栅113；
139.第一母版10可以实现二维扩瞳。第一耦入光栅111可以为但不限于为矩形光栅(又称二元光栅)、闪耀光栅(blazed grating，三角形)、倾斜光栅(slanted grating)等中的至
少一种。第一耦出光栅113可以为但不限于为矩形光栅(又称二元光栅)。
140.可选地，第一耦入光栅111与第一耦出光栅113沿预设方向(如图14箭头a所示)(例如横向，即第一母版10的长边方向)的间距为40mm。
141.关于第一耦入光栅111及第一耦出光栅113其它部分的详细描述请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
142.s202，在第一母版10具有第一耦入光栅111及第一耦出光栅113的表面涂覆第一胶层；
143.关于第一胶层的详细描述请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
144.s203，提供第一基材层13，并在第一基材层13上形成第一附着层14；
145.步骤s202与步骤s203的顺序可以对换，本技术不作具体限定。
146.s204，将具有第一附着层14的第一基材层13压合于具有第一胶层的第一母版10上，并使第一附着层14贴合于第一胶层；
147.关于步骤s203及步骤s204的详细描述请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
148.s205，对第一胶层进行固化得到第一光栅层12，去除第一母版10，得到中间态压印母版30，其中，第一光栅层12远离第一附着层14的表面具有第二耦入光栅311a及第二耦出光栅311c，第二耦入光栅311a与第一耦入光栅111互补，第二耦出光栅311c与第一耦出光栅113互补；
149.s206，将第二耦入光栅311a部分切下形成耦入光栅器件31a，并将第二耦出光栅311c部分切下形成耦出光栅器件31c；
150.s207，在耦入光栅器件31a具有第二耦入光栅311a的表面形成保护层15，并在耦出光栅器件31c具有第二耦出光栅311c的表面形成保护层15；
151.s208，提供承载层51，分别将耦入光栅器件31a与耦出光栅器件31c设置在承载层51的预设位置，并使承载层51的固化胶层513贴合耦入光栅器件31a及耦出光栅器件31c的第一基材层13设置，得到第二母版50；
152.具体地，在耦入光栅器件31a靠近保护层15的表面粘贴热释放胶带等粘附层，在耦入光栅器件31a背离保护层15的表面粘贴第一粘接层，去除第一粘接层上的离型膜，利用高精度对位设备探头，通过热释放胶带将耦入光栅器件31a转移至其预设位置(如其坐标位置)，通过加热增强耦入光栅器件31a与承载层51之间的粘结力，将高精度对位设备探头与耦入光栅器件31a分离；采用同样的方式，在耦出光栅器件31c靠近保护层15的表面粘贴热释放胶带等粘附层，在耦出光栅器件31c背离保护层15的表面粘贴第二粘接层，去除第二粘接层上的离型膜，利用高精度对位设备探头，通过热释放胶带将耦出光栅器件31c转移至其预设位置(如其坐标位置)，通过加热增强耦出光栅器件31c与承载层51之间的粘结力，将高精度对位设备探头与耦出光栅器件31c分离。
153.可选地，得到的第二母版50上耦入光栅器件31a与耦出光栅器件31c预设方向上的间距为50mm。
154.关于承载层51的详细描述请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
155.s209，在第二母版50具有耦入光栅器件31a及耦出光栅器件31c的表面形成第三胶层；
156.关于第三胶层的详细描述请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
157.s210，提供第三基材层40，并在第三基材层40上形成第三附着层60；
158.关于第三基材层40及第三附着层60的详细描述请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
159.步骤s209与步骤s210的顺序可以对换，本技术不作具体限定。
160.s211，将具有第三附着层60的第三基材层40压合于具有第三胶层的第二母版50上，并使第三附着层60贴合于第三胶层；以及
161.s212，对第三胶层进行固化得到第二光栅层80，去除第二母版50，得到光波导母版100，其中，光波导母版100包括依次层叠设置的第三基材层40、第三附着层60及第二光栅层80，第二光栅层80远离第三附着层60的表面具有第三耦入光栅21及第三耦出光栅23，第三耦入光栅21与第二耦入光栅311a互补，第三耦出光栅23与第二耦出光栅311c互补。
162.可以理解地，第三耦入光栅21与第一耦入光栅111具有相同的结构，第三耦出光栅23与第一耦出光栅113具有相同结构。
163.可选地，光波导母版100第三耦入光栅21及第三耦出光栅23预设方向上的间距为50mm。
164.可选地，第一母版10上的第一耦入光栅111与第一耦出光栅113的相对位置与光波导母版100上的第三耦入光栅21及第三耦出光栅23的相对位置不同；或者第一母版10上的第一耦入光栅111与第一耦出光栅113的距离与光波导母版100上的第三耦入光栅21及第三耦出光栅23的距离不同。
165.本实施例与上述实施例相同部分的描述，请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
166.请参见图15及图16，本技术实施例提供的光波导母版100的制备方法包括：
167.s301，提供第一母版10a及第一母版10b，第一母版10a包括第一耦入光栅111，第一母版10b包括第一耦出光栅113；
168.可选地，第一耦入光栅111为闪耀光栅或倾斜光栅，第一耦入光栅111的光栅周期为370nm，第一耦入光栅111的光栅区域为圆形，光栅区域的直径为50mm。第一耦出光栅113为矩形光栅，第一耦出光栅113的光栅周期为370nm。
169.可选地，当第一母版10b的耦入光栅效率低，导致波导显示较暗，需要得到具有第一母版10a的第一耦入光栅111与具有第一母版10b的第一耦出光栅113的光波导模板时，可以采用本实施例的方法实现。
170.s302，在第一母版10a具有第一耦入光栅111的表面涂覆第一胶层；
171.s303，提供第一基材层13，并在第一基材层13上形成第一附着层14；
172.步骤s302与步骤s303的顺序可以对换，本技术不作具体限定。
173.s304，将具有第一附着层14的第一基材层13压合于具有第一胶层的第一母版10a上，并使第一附着层14贴合于第一胶层；
174.s305，对第一胶层进行固化得到第一光栅层12，去除第一母版10a，得到中间态压印母版30a，其中，第一光栅层12远离第一附着层14的表面具有第二耦入光栅311a，第二耦入光栅311a与第一耦入光栅111互补；
175.s306，将第二耦入光栅311a部分切下形成耦入光栅器件31a；
176.s307，在耦入光栅器件31a具有第二耦入光栅311a的表面形成保护层15；
177.关于步骤s302至步骤s307的详细描述请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
178.s308，采用耦入光栅器件31a相同的制备方法，根据第一母版10b制备耦出光栅器件31c，耦出光栅器件31c具有第二耦出光栅311c，第二耦出光栅311c与第一耦出光栅113互补；
179.具体地，采用步骤s302至步骤s307的方法，根据第一母版10b制备具有第二耦出光栅311c的耦出光栅器件31c。
180.s309，提供承载层51，分别将耦入光栅器件31a与耦出光栅器件31c设置在承载层51的预设位置，并使承载层51的固化胶层513贴合耦入光栅器件31a及耦出光栅器件31c的第一基材层13设置，得到第二母版50；
181.s310，在第二母版50具有耦入光栅器件31a及耦出光栅器件31c的表面形成第三胶层；
182.关于第三胶层的详细描述请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
183.s311，提供第三基材层40，并在第三基材层40上形成第三附着层60；
184.步骤s310与步骤s311的顺序可以对换，本技术不作具体限定。
185.s312，将具有第三附着层60的第三基材层40压合于具有第三胶层的第二母版50上，并使第三附着层60贴合于第三胶层；以及
186.s313，对第三胶层进行固化得到第二光栅层80，去除第二母版50，得到光波导母版100，其中，光波导母版100包括依次层叠设置的第三基材层40，第三附着层60及第二光栅层80，第二光栅层80远离第三附着层60的表面具有第三耦入光栅21及第三耦出光栅23，第三耦入光栅21与第二耦入光栅311a互补，第三耦出光栅23与第二耦出光栅311c互补。
187.可以理解地，第三耦入光栅21与第一耦入光栅111具有相同的结构，第三耦出光栅23与第一耦出光栅113具有相同结构。
188.关于步骤s309至步骤s312的详细描述请参见上述实施例对应部分的描述，在此不再赘述。
189.请参见图17，本技术实施例还提供一种光波导200，光波导200采用光波导母版100，通过纳米压印技术进行制备，该光波导母版100为本技术实施例所述的方法制得的光波导母版100，该光波导200具有与至少两个第三光栅20互补的光栅。
190.具体地，采用本技术实施例的光波导母版100作为压印模具，通过纳米压印技术制备具有与光波导母版100互补光栅结构的光波导200。在图17中，虚线箭头为光在光波导200内的传播路线。
191.光波导200可以为但不限于为衍射光波导((diffractive wav eguide)。衍射光波导可以包括表面浮雕光栅波导(surface relief grating)、全息体光栅波导(volumetric holographic grating)等中的至少一种。
192.请参见图18，本技术实施例还提供一种增强现实设备400，其包括：显示器410、镜头430及本技术的光波导200。显示器410用于出射光信号，光信号包括图像信息；镜头430设置于显示器410的显示面侧，用于对光信号进行调制，以使得显示器410上同一个像素点出射的不同视场角的光线(光信号)，经过镜头430调制后，以平行光的形式出射，以将光信号
中的图像信息在无穷远的位置，以便肉眼可以观看到。光波导200设置于镜头430背离显示器410的一侧，用于将经镜头430调制后的光信号进行传输。
193.本技术的增强现实设备400可以为但不限于为增强现实眼镜(ar眼镜)、增强现实头盔、增强现实面罩等近眼显示设备。
194.可选地，显示器410可以为微显示器。显示器410包括发光单元，发光单元可以包括但不限于包括微型发光二极管(micro light emitting diode，micro led)芯片、微有机发光二极管(micro organic light-emitting diode，micro oled)芯片或微型液晶显示屏(micro liquid crystal display，micro lcd)中的至少一种。在相同的工作功率条件下，microoled的亮度通常小于5000nits，lcd的亮度通常小于15000nits，而microled的亮度可达2000000nits，远高于前两者。因此，相较于micro oled显示器及micro lcd显示器，当显示器410为micro led显示器时，其输出的图像具有更高的亮度。相较于micro lcd显示器，micro led显示器是自发光光源，应用于投影光机200具有更好的对比度及更小的显示延迟。
195.在一些实施例中，显示面上能够出射光信号的区域成为有效发光区域，显示器410的有效发光区域对角线尺寸的范围为0.11inch至0.15inch，有效发光区域长宽比为4:3。在另一些实施例中，显示器410的有效发光区域对角线尺寸的范围为0.17inch至0.21inch，有效发光区域长宽比为16:9。
196.可选地，显示器410出射的光线的颜色可以为但不限于为红光、绿光、蓝光等中的至少一种。在一具体实施例中，显示器410为出射绿光的micro led，在另一些实施例中，也可以为其它单色光micro led或复色光micro led。
197.在一些实施例中，光波导200还可以对镜头430出射的光信号中的图像信息在一维或二维上进行扩瞳，以增大动眼眶的范围，从而适应更多的人群。
198.光波导200的数量可以为一个或多个，当光波导200的数量为多个时，光信号经上一个光波导200进行传输和转换后，进入下一个光波导200中进行传输和转换，直至最后一个光波导200，当光波导200的数量为多个时，可以实现彩色光波导200方案。对于光波导200的数量，可以根据实际应用需要进行设计，本技术不作具体限定。“多个”指大于或等于两个。
199.可以理解地，本实施方式中的增强现实设备400仅仅为光波导200所应用的增强现实设备400的一种形态，不应当理解为对本技术提供的增强现实设备400的限定。
200.在本技术中提及“实施例”“实施方式”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现所述短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例可以与其它实施例相结合。此外，还应该理解的是，本技术各实施例所描述的特征、结构或特性，在相互之间不存在矛盾的情况下，可以任意组合，形成又一未脱离本技术技术方案的精神和范围的实施例。
201.最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本技术技术方案的精神和范围。