Reaktives Ionenstrahlätzen von schrägen optischen Gittern in AR- & MR-Geräten
Unter der erweiterten Realität, der sogenannten Augmented Realtiy (AR) ist eine Technologie zu verstehen, bei der computer-generierte Objekte und Informationen in die reale Welt projiziert werden. Moderne AR- und Mixed-Reality-Geräte nutzen optische Wellenleiter mit Diffraktionsgittern, um Licht aus einem Display über Totalreflexion in das menschliche Auge zu leiten.
Abbildung 1 zeigt ein Schema eines optischen Gitters, welches als Lichtkoppler verwendet wird. Das kleinere Einkopplungsgitter beugt das aus dem Display kommende Licht in den Wellenleiter hinein. Am Auskopplungsgitter wird das Licht dann in Richtung des Betrachters gebeugt.
Für das Design von Kopplungsgittern gibt es verschiede Ansätze. Ein Typ sind Surface Relief Gratings (SRG, deutsch: Oberflächenreliefgitter). Innerhalb derer wird unterschieden in Blazegitter (engl. Blazed gratings), Schräg-Gitter (engl. slanted gratings), Binärgitter (engl. binary gratings) und analoge Oberflächenreliefgitter (engl. analog surface relief gratings).
Für die Herstellung solcher Gitterstrukturen werden im ersten Schritt über einen Fotolithographie-Prozess Masken oder Strukturen auf einem Glassubstrat erzeugt. Im nächsten Schritt wird diese Maske verwendet, um eine Metallmaske oder das Glassubstrat direkt zu strukturieren. Für Prozesse mit hoher Ätzrate und hohem Durchsatz wird typischerweise das Prinzip des reaktiven Ionenätzens (RIE) angewendet. Für die Herstellung von SRG kann dieses Verfahren jedoch nicht genutzt werden, da die zum Ätzen genutzten Ionen nur senkrecht zum Substrat beschleunigt werden und somit die benötigten winkelabhängigen Ätzvorgänge nicht möglich sind. Beim reaktiven Ionenstrahlätzen (engl. reactive ion beam etching, RIBE) hingegen werden Substrate unter definierten Winkeln in einem Ionenstrahl platziert. Damit können flache Einfallswinkel mit bis zu 60 Grad (von der Substratnormalen) geätzt werden.
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