衍射光波导的制备方法、衍射光波导以及AR设备与流程

本发明涉及衍射光波导领域，尤其涉及一种衍射光波导的制备方法、衍射光波导以及ar设备。

背景技术：

1、通常，衍射光波导按功能区域划分来看可以分为两个部分：耦入光栅区域和耦出光栅区域，根据不同功能区域的性能要求，耦入光栅区域和耦出光栅区域通常会采用不同形貌的光栅结构。比如，耦入区域有高效耦入的性能需求，通常会选择在耦入光栅区域采用闪耀光栅，耦出区域有均匀耦出的性能需求，通常会选择在耦出光栅区域采用直齿光栅。

2、根据衍射波导片的设计要求，需要在目标材料上实现耦入耦出深度不等的结构，且要求波导片具有良好的传输效率和一定的光学特性。一般来说，闪耀光栅的制备难度大且工艺过程较为复杂，尤其是在刻蚀赋形时，刻蚀时间越长(或刻蚀深度越深)时，对光栅表面形貌的影响越大。若同步刻蚀形成闪耀光栅和直齿光栅时，受闪耀光栅的刻蚀条件约束，直齿光栅的刻蚀非常受限，尤其是在闪耀光栅和直齿光栅的光栅深度存在差异时影响越明显，而且通常直齿光栅的深度通常要比闪耀光栅的深度更深，这样便无法兼顾闪耀光栅和直齿光栅的性能，导致最终得到的衍射光波导无法达到预期的效果。

3、现有技术中，通过套刻分别刻蚀形成闪耀光栅和直齿光栅，则容易产生耦入耦出的相对位置偏差，从而影响衍射光波导的整体性能。

4、因而，开发一种可以保证衍射光波导的耦入耦出深度不等的结构成型，同时满足耦入耦出相对位置无偏差要求的波导的制备工艺，成为本领域技术人员亟待要解决的技术重点。

技术实现思路

1、本发明提供一种衍射光波导的制备方法、衍射光波导以及ar设备，以解决如何保证波导基底上深度不等的耦入结构和耦出结构成型的同时，满足耦入结构和耦出结构相对位置无明显偏差的要求的问题。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种衍射光波导的制备方法，包括：

3、提供一波导基底；

4、在所述波导基底的一表面形成图形化压印胶层；所述图形化压印胶层包括第一图形化压印结构和第二图形化压印结构；所述第一图形化压印结构形成于所述表面的第一区域，所述第二图形化压印结构形成于所述表面的第二区域；所述第二图形化压印结构的厚度大于所述第一图形化压印结构的厚度；

5、以所述图形化压印胶层为第一掩模对所述波导基底进行第一阶段的刻蚀，以在所述第一区域的波导基底上形成耦入结构，同时在所述第二区域的波导基底上剩余的图形化压印胶层维持所述第二图形化压印结构的图案；

6、利用所述剩余的图形化压印胶层形成第二掩模，基于所述第二掩模对所述波导基底进行第二阶段的刻蚀，以在所述第二区域形成耦出结构；

7、其中，所述第二掩模覆盖所述耦入结构，以保护所述耦入结构在所述第二阶段的刻蚀过程中不被刻蚀，所述耦入结构和所述耦出结构的结构形态不同，所述耦出结构的深度大于所述耦入结构的深度。

8、可选的，所述耦出结构的刻蚀深度相等，或者所述耦出结构的不同区域的刻蚀深度不相等。

9、可选的，所述利用所述剩余的图形化压印胶层形成第二掩模，基于所述第二掩模对所述波导基底进行第二阶段的刻蚀，以在所述第二区域形成耦出结构，包括：

10、形成第一硬掩模层；所述第一硬掩模层形成于所述波导基底的表面，且覆盖所述耦入结构以及所述剩余的图形化压印胶层；

11、去除所述剩余的图形化压印胶层以及覆盖在所述剩余的图形化压印胶层上的所述第一硬掩模层，以形成所述第二掩模；

12、以所述第二掩模为掩模对所述波导基底进行第二阶段的刻蚀，以在所述第二区域形成耦出结构。

13、可选的，所述以所述第二掩模为掩模对所述波导基底进行第二阶段的刻蚀，以在所述第二区域形成耦出结构，包括：以所述第二掩模为掩模对所述波导基底进行第二阶段的第一次刻蚀，以形成刻蚀深度相等的耦出结构；

14、分n次形成光刻胶层；每次形成的所述光刻胶层覆盖部分所述耦出结构，其中，n为大于或等于1的整数；

15、在每次形成光刻胶层后，以本次形成的所述光刻胶层和所述剩余的图形化压印胶为掩模，对该次未被覆盖所述光刻胶层的部分耦出结构进行刻蚀，直到第n次刻蚀之后，形成n+1个不同刻蚀区域的所述耦出结构；

16、去除所述光刻胶和所述第二掩模。

17、可选的，所述第一硬掩模层的材料是cr、al、sio2或si3n4。

18、可选的，所述利用所述剩余的图形化压印胶层形成第二掩模，基于所述第二掩模对所述波导基底进行第二阶段的刻蚀，以在所述第二区域形成耦出结构，包括：

19、在所述耦入结构的表面形成耦入保护层；

20、以所述耦入保护层和所述剩余的图形化压印胶层为第二掩模，基于所述第二掩模对所述波导基底进行第二阶段的刻蚀，以在所述第二区域形成耦出结构。

21、可选的，所述耦入保护层为光刻胶层。

22、可选的，所述在所述耦入结构的表面形成耦入保护层，包括：

23、在所述耦入结构所在的区域滴预定量的光刻胶；

24、在真空和负压条件下，使所述光刻胶均匀流动并覆盖在所述耦入结构的表面；

25、对所述光刻胶进行固化处理，以形成所述光刻胶层。

26、可选的，所述耦入保护层的厚度大于所述剩余的图形化压印胶层的厚度。

27、可选的，所述在所述波导基底的一表面形成图形化压印胶层，具体包括：

28、提供一压印母版；所述母压印板上设置有第一母版图形结构和第二母版图形结构；其中，所述第一母版图形结构对应于所述耦入结构；所述第二母版图形结构对应于所述耦出结构；

29、在所述波导基底上涂覆压印胶；

30、将所述压印母版压印到所述压印胶上，以形成所述图形化压印胶层；其中，所述图形化压印胶层的图形与所述第一母版图形结构和第二母版图形结构的图形相对应；

31、分离所述压印母版和所述图形化压印胶层。

32、可选的，所述将所述压印母版压印到所述压印胶上，以形成所述图形化压印胶层，具体包括：

33、将所述压印母版压印到所述压印胶上；

34、对所述压印胶进行固化处理，以形成所述图形化压印胶层。

35、可选的，所述压印胶的厚度适配于所述第一母版图形结构和所述第二母版图形结构中的图形的最大深度。

36、根据本发明的第二方面，提供了一种衍射光波导，根据本发明第一方面任一项所述的衍射光波导的制备方法制作而成。

37、根据本发明的第三方面，提供了一种ar设备，包括本发明第二方面提供的所述的衍射光波导。

38、本发明提供的一种衍射光波导的制备方法，利用波导基底上形成的图形化压印胶层，首先，以图形化压印胶层为第一掩模对波导基底进行第一阶段的刻蚀，以在第一区域形成耦入结构，同时在第二区域形成剩余的图形化压印胶层；其次，本发明提供的技术方案，创造性的提出：利用剩余的图形化压印胶层形成第二掩膜，以保护所述耦入结构；并以第二掩膜为掩模对波导基底进行第二阶段的刻蚀，以在第二区域形成耦出结构；本发明通过这两个分步骤，最终可以形成深度不同的耦入结构和耦出结构；且形成的耦出结构和耦入结构的相对位置与预设的相对位置无明显偏差；可见，本发明提供的技术方案解决了如何保证波导基底上深度不等的耦入结构和耦出结构成型的同时，满足耦入结构和耦出结构相对位置无明显偏差的要求；且适用于批量制造。