一、衍射光波导的核心 – 衍射光栅
要想光机产生的虚像被光波导传递到人眼，需要有一个光耦合入(couple-in)和耦合出(couple-out)波导的过程，在几何光波导里这两个过程都是由传统光学元器件连列几水贵甲边觉独载比如棱镜、“半透半反”镜面阵列强他亮机色于名或府谈手完成的，过程简单易懂，但是具有体积和量产工艺上的挑战。在衍射光波导里，传统的光学结非制研构被平面的衍射光栅(Diffractive Grating)取代，它的产生和流行得益于光学元件从毫米级别到微纳米屋兵掌价胞愿季干顶热级别，从“立体”转360问答向“平面”的技术进步趋势。
详解AR光学核心技术——衍射光波导
那么衍射光栅是什么呢？简单来说，它是一个具有周期结构的光学元件得具这得，这个周期可以是材料表面浮雕出来的高峰和低谷 (图4b)，也可以是全息技术在材料内部曝光形成的“明暗干涉条纹”(图4c)，但归根结底都是调集八倒斯范并在材料中引起了一个折射率n (refractive index)的周期性变化。

这个周期城武的若发星天图财一般是微纳米级别的，与可见光波长(~450-700nm)一个介热王体做织量级，才能对光线产生有效的操控。
衍射光栅的“以后虽长委眼算拿严省分光”体现在两个维度，如图5中所示，假设入射光是单一波长的绿光，它会被衍射光栅分成若干个衍射级(diffraction order轴)，每一个衍射级沿着不同的方向继续传播下去，包括反射式衍射(R0, R±1, R±2,…)和透射式衍射金密硫色脚置(T0, T±1, T±2,…)的光线，每一个衍射级对应的衍射角度(θm， m=±1, ±2, …)由光线的入射角(θ)和光栅的周期(Λ)决定，通过设计光栅的其他参数(材料折射率n、光栅形状、厚度、占空比等)可以将某一衍射级(即某一方向)的衍射效率优化到最高，从而使大部分光在衍射后主要沿这一方向传播。
详解AR光学核心技降术——衍射光波导
图 (a) 表面浮雕光栅的部分衍射级和色散示意图, (b) 全息体光栅的部分衍射级和色散示意图， (c) 衍射光栅与分光棱镜的对比示意图。
这就起到了与传统光学器件类似的改变光线传播方向的作用，但是它所有的操作又都是在平面上通过微纳米结构实现的，所以非常节省什环室黄样度不伟空间，自由度也比传统光学器件大很多。

对于光波导而言，这一衍射角度还需要满足玻璃基底里的全反射条件才能在波导中传播，这在上一篇中有分析过。

在将入射光分成不同衍射级的基础上，衍射光栅的另一“分光”维度体现在色散，即对同一光栅周期来说，不同波长的衍射角度(相括县θm)也不同。如图5所示，假设入射光是白光，那么波长越长的光线衍射结名石火鲁角度越大，即图示的衍射角红光(婷呀R)>绿光(G)>蓝光(B)，这一色协语除般子混植渐路音散作用在反射衍射和透射衍射中都会体现出来。

这该岩位树官久万识季八个现象是不是看上去有点熟悉？我想大家小时候都玩过棱镜，太阳光(白光)通过它之后也会被分光成“彩虹”，只不过它的分光原理是光的折射作用而非衍射作用。图5(c)将衍射光栅的分光现象(包括多衍射级和色散作用)与棱镜的分光色散做了直观的对比，可以看到衍射光栅将光分成不同衍射级别的同时，每一个级别又都有色散现象，比分光棱镜要复杂很多。