作為目前信息顯示技術(shù)領(lǐng)域的熱點,HMD-AR（Head Mounted Display-Augmented Reality,頭戴式增強現(xiàn)實）設(shè)備的發(fā)展承載著人們對未來信息交互方式的美好愿景。光波導(dǎo)作為一種被廣泛認(rèn)可的HMD-AR技術(shù)方案,在體積重量、出瞳大小、對外環(huán)境可視性方面具有顯著優(yōu)勢。波導(dǎo)耦合技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù),直接決定了光波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的光學(xué)效率、出瞳大小、色彩表現(xiàn)、清晰度和畫面質(zhì)量。在當(dāng)前主要的波導(dǎo)耦合技術(shù)中VHG（Volume Holographic Grating,體全息光柵）因其工藝難度低、光學(xué)耦合效率高受到廣泛關(guān)注。但是,目前VHG波導(dǎo)顯示技術(shù)還存在著視場范圍（Field of View,FOV）偏小、色彩表現(xiàn)不夠豐富等缺點。另一方面,由于同時涉及復(fù)雜的物理與幾何光學(xué)原理,目前對于VHG波導(dǎo)系統(tǒng)也缺乏有效的光學(xué)設(shè)計方法以及相應(yīng)的仿真軟件。為了解決這些問題,本論文著眼于VHG波導(dǎo)成像應(yīng)用,建立了VHG耦合光柵的數(shù)理仿真模型,研究分析了VHG的衍射特性,揭示了VHG衍射特性與波導(dǎo)顯示系統(tǒng)成像參數(shù)之間的相關(guān)性,提取了影響FOV與色彩表現(xiàn)的關(guān)鍵光柵參數(shù)。并提出了一種雙層光柵波導(dǎo)結(jié)... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 頭戴式顯示設(shè)備(HMD)發(fā)展歷史
        1.1.1 HMD虛擬現(xiàn)實
        1.1.2 HMD增強現(xiàn)實
    1.2 HMD-AR實現(xiàn)方法
    1.3 光波導(dǎo)AR成像技術(shù)
        1.3.1 基本原理
        1.3.2 出瞳擴展
    1.4 光波導(dǎo)成像系統(tǒng)中的耦合元件
        1.4.1 部分反射微鏡陣列(PRMA)
        1.4.2 表面浮雕光柵(SRG)
        1.4.3 體全息光柵(VHG)
        1.4.4 偏振體全息光柵(PVG)
        1.4.5 波導(dǎo)耦合元件的對比
    1.5 本論文的研究意義與主要工作
    1.6 本論文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 體全息光柵(VHG)的波導(dǎo)光學(xué)耦合
    2.1 體全息光柵理論
        2.1.1 平面波與平面波的全息干涉
        2.1.2 VHG的記錄與布拉格衍射
    2.2 VHG的分析方法
        2.2.1 Kogelnik耦合波理論
        2.2.2 嚴(yán)格耦合波理論(RCWA)
        2.2.3 基于有限元分析的電磁場仿真建模
    2.3 VHG的基本衍射特性
    2.4 基于波導(dǎo)顯示應(yīng)用的VHG耦合成像
        2.4.1 反射式VHG在波導(dǎo)耦合應(yīng)用中的優(yōu)勢
        2.4.2 VHG耦合光柵對波導(dǎo)顯示系統(tǒng)視場范圍與色彩表現(xiàn)的影響
        2.4.3 VHG波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的優(yōu)化方法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 PANCHARATNAM-BERRY(PB)相位液晶光柵
    3.1 基于PB相位光柵物理機理
    3.2 PB相位光柵的衍射特性
    3.3 基于PB相位光柵的光束角度控制
    3.4 針對波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的PB相位光柵優(yōu)化
    3.5 本章小結(jié)
第四章 偏振體全息光柵(PVG)的仿真研究
    4.1 PVG的物理結(jié)構(gòu)與機理
    4.2 基于有限元分析方法的PVG仿真建模
    4.3 PVG的衍射特性
        4.3.1 反射式PVG的衍射特性
        4.3.2 透射式PVG衍射特性
    4.4 PVG的波導(dǎo)耦合應(yīng)用
        4.4.1 波導(dǎo)應(yīng)用中PVG的優(yōu)勢
        4.4.2 針對波導(dǎo)顯示應(yīng)用進(jìn)一步拓寬PVG的響應(yīng)帶寬的方法
        4.4.3 PVG偏振特性下的波導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 PVG的制備方法與流程
    5.1 PVG主要材料
    5.2 光致取向?qū)又苽浞椒ㄅc流程
    5.3 PVG偏振全息曝光方法與光路搭建
    5.4 液晶層制備方法與流程
    5.5 本章小結(jié)
第六章 PVG彩色波導(dǎo)顯示系統(tǒng)搭建與成像分析
    6.1 PVG彩色全息波導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
    6.2 PVG彩色全息波導(dǎo)系統(tǒng)制備
        6.2.1 PVG彩色波導(dǎo)片的制備與表征
        6.2.2 彩色波導(dǎo)顯示系統(tǒng)樣機搭建
    6.3 PVG彩色波導(dǎo)顯示系統(tǒng)成像結(jié)果分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 工作總結(jié)
    7.2 后續(xù)展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3381935