新技術可實現光束的更有效地彎曲，並為光束提供更寬輸入的角度

上圖所示是直徑為1英寸的布拉格偏振光柵將來自LED手電筒的白光衍射到放置在附近的屏幕上。即使光的輸入和輸出方向之間的差異非常大，光柵對於寬的輸入角度是非常有效的。由於光柵結構具有比可見光波長小的納米級周期結構，所以發生非常大的顏色分離。圖片來源：北卡羅來納州立大學。

來自北卡羅來納州立大學的工程和物理研究人員開發了一種新的轉向燈技術，它允許更多的光輸入和更高的效率，這一發展為創造更多的沉浸式增強現實顯示系統提供了希望。

問題的焦點是衍射光柵，它可以被用來操縱從電子顯示器到光纖通信技術等領域內的一切光。

「到目前為止，最先進的衍射光柵被配置為將可見光轉向大角度，其角度接受範圍或帶寬約為20度，這意味著光源必須在20度的弧度中引導到光柵中，」Michael Escuti說，他是北卡羅來納州立大學電氣和計算機工程的一名研究人員，且是介紹該研究工作的一篇論文上的作者。「我們已經開發出一種新的光柵，將該窗口擴展到40度，允許光從更寬範圍的輸入角度進入光柵。」

「這一點在增強現實顯示中的實際效果將是，用戶將擁有更大的視野；其體驗將更具沉浸感，」Escuti說，他也是ImagineOptix公司首席科技官，他資助了這項工作並授權了該技術。

新的光柵也更有效。

北卡羅來納州立大學的博士生、該論文的第一作者Xiao Xiang說：「在以前的光柵中，在一個類似的結構中，平均30%的光輸入是在所需的方向上衍射的。我們的新光柵在所需的方向上衍射約75%的光。」

研究人員說，這一進步也能使光纖網路更加節能。

新的光柵通過整合兩層來實現角帶寬的提高，這兩層疊加在一起，允許它們的光學響應協同工作。一層包含排列在「傾斜」的分子，使其能夠捕獲20度的角帶寬。第二層布置在不同的斜面上，捕捉相鄰的20度角帶寬。

更高的效率源於光柵中液晶分子取向的平滑變化模式。該模式影響光的相位，這是負責重定向光的機制。

Escuti說：「這項工作的下一步是利用這些光柵的優點，製作新一代增強現實硬體。」

這項發表於《科學報告Scientific Reports》雜誌上研究成果題目為「寬偏振帶寬和陡峭偏轉角高效率的布拉格偏振光柵」。該論文的共同作者還有由北卡羅來納州立大學國家電氣與計算機工程研究助理教授Jihwan Kim。

來源：https://phys.org/news/2018-05-tech-efficiently-wider-angles.html

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