增强现实显示技术（Augmented Reaity,AR）是将现实场景和虚拟信息进行叠加显示,让使用者既能看到外面的真实场景,也能看到计算机产生的虚拟场景。AR的这种独特的现实方式,在军事、医疗卫生、教育、导航系统等领域具有广泛的应用价值。目前,光波导技术是研究AR的一个重要方向,光波导技术根据衍射元件的不同可以分为全息光波导和表面浮雕光栅光波导。表面浮雕光栅光波导相比于全息光波导具有视场角大、衍射效率高的特点,同时随着微纳米制造工艺技术进步,表面浮雕光栅光波导成为制作AR波导眼镜的不二之选。本文是基于飞秒激光微纳光刻技术的浮雕光栅光波导研究。飞秒微纳光刻系统主要利用了光刻胶的双光子聚合原理以及非线性吸收效应,突破衍射极限实现纳米加工,传统的电子束光刻微纳制造价格比较昂贵,不利于实验研究。本文搭建了一套780nm的飞秒激光直写微纳加工平台,对系统加工微结构的工艺进行了研究,同时在理论上对浮雕光栅光波导结构开展了仿真模拟,并对浮雕光栅的结构进行加工制作,最后对加工的光栅结构进行测试分析。本文的主要工作可以分为下面几个部分:1.研究了增强现实技术的发展历史,介绍了衍射光波导显示系统的组成并根据衍射元件的不同分为全息光波导和表面浮雕光栅光波导,从波导的视场角、衍射效率等方面来比较全息光栅和表面浮雕光栅的差别,体现了表面浮雕光栅在制作衍射光波导方面具有明显的优势。2.对搭建的飞秒激光微纳光刻系统加工工艺进行了深入的研究。首先是光刻胶曝光原理以及双光子聚合效应的原理进行了介绍,研究了影响双光子聚合效率的因素;接着是对系统加工分辨率的研究,通过实验的方法,激光功率、扫描速度、模拟结构的设计等重要参数对制备的微纳结构分辨率的影响,测试出系统的最佳参数性能,来确保稳定高效地对浮雕光栅进行加工制作。3.设计了浮雕光栅光波导的理论仿真模型。通过仿真模拟,分析光栅结构的相关参数与波导系统视场角的对应关系,对光栅结构进行设计,来对系统视场角进行优化,建立了扩展浮雕光栅波导系统视场角的方法,有限元分析方法对周期型光栅结构进行数值求解计算。4.利用搭建的飞秒微纳光刻系统对设计的光栅结构进行加工并进行测试分析。最终所加工所得的倾斜浮雕光栅结构面积为1mm×1mm,可实现26°的视场角与模拟计算的结果相一致。