经过理论分析和计算,结合加工难度,提出了对全息波导显示系统中全息波导板的优化方法.对28°圆视场、30 mm×30 mm系统出瞳的全息波导显示系统中的全息波导板进行了优化.输入全息光栅尺寸、分束膜尺寸和输出全息光栅尺寸分别为5 mm×30 mm,30 mm×30 mm和30 mm×30 mm,波导板材料、波导板厚度、上波导板厚度和下波导板厚度分别为BaK7,3 mm,0.75 mm和2.25 mm时,能够满足所要求的全息波导显示系统视场和出瞳性能要求.通过优化得到的系统构型可以应用于全息波导头盔显示器、全息波导平视显示器等.

对于全息波导显示系统，为获得连续的输出光瞳而引入的半透半反膜，会在波导中形成阶跃形光强分布，与阶跃形强度分布相匹配的输出光栅衍射效率须为阶跃形分布，这样才能获得均匀的衍射输出强度。为保证衍射角带宽内所有光线均有较佳的输出强度均匀性，提出了一种连续递增的衍射效率分布光栅模型。建立了基于对阶跃形衍射效率分布的分段加权平均和二次曲线拟合的优化计算模型，计算得到了衍射效率分布曲线，并由衍射效率分布曲线计算得到衍射角带宽内不同视场光束的输出光强分布。结果表明，输出光强位置均匀性最小为524%，出瞳内角度均匀性达到849%。随着分束膜层数的增加，波导阶跃形光强差将会减小，可获得更好的输出强度均匀性。