刘 帆，隋国荣

（上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093）

引 言

近年来，随着全球投影显示行业需求的大幅增长，微型投影器件得到了广泛的研发。例如手机投影仪、车载投影仪、眼镜投影仪、头戴式显示器、虚拟视网膜显示器等[1-3]已引起了人们广泛的关注。这些便携、可穿戴式设备可以快速地将计算机生成的视觉信息显示到现实世界之中，为人们提供一个更加有用的获取即时信息的工具。微型投影器件被期望是紧凑的、无焦点的，并产生高质量的图像[1,4-5]。由于投影显示器件通常采用红（R）、绿（G）、蓝（B）三色光组合的方式来实现色彩再现，作为其中的关键器件，合波器的性能决定了显示的质量，因此RGB合波器技术对微型投影显示至关重要。

传统的RGB合波器主要有棱镜型合波器和光纤型合波器[6]。棱镜型合波器结构相对复杂，对器件的要求和对环境稳定性的要求都较高，光场的输入/输出耦合效率较低；光纤型合波器结构简单，光场的输入/输出耦合效率较高，但其成本偏高并且尺寸相对较大。而集成光学器件具有尺寸小、结构紧凑等特点，恰好弥补了这方面的不足。基于光波导的可见光耦合器能够实现合波器的功能，并且具有尺寸小、效率高、性能稳定等特点。2014年，日本福井大学Nakao等设计了定向耦合型波导RGB合波器，其尺寸缩小至7.8 mm，三基色平均传输效率达到了96%[1]；2018年，日本NTT公司在牺牲一定传输效率的情况下引入模式转换结构，通过二次耦合的方式将Nakao等设计的定向耦合型RGB合波器的尺寸缩小为原来的一半[4]。……