增强现实 (AR) 技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，也被称为扩增现实。该技术可用于多种商业应用，例如服务和手术协助，以及消费市场应用，例如导航等。 最先进的AR和混合现实 (MR) 设备需要使用带有衍射光栅的光波导，以便通过全内反射 (TIR) 将来自显示器的光引导到人眼的视野中。

图 1 显示了用作光耦合器的光栅示意图。 较小的输入光栅将来自显示器的光衍射到波导中。 在输出耦合器光栅处，光在观察者的方向上被衍射。为了实现这些输出光栅的均匀照明，光栅深度随着光在波导中的行进距离而增加，也称为“漏光栅”。

为了制造这些光栅，步使用光刻在玻璃基板上创建掩模或图案。在下一步中，该掩模将用于直接构造中间金属掩模或玻璃。

因此，广泛使用的干法蚀刻技术反应离子蚀刻（RIE）并不适合，因为这里离子总是垂直加速到表面。与 RIE 相比，反应离子束蚀刻 (RIBE) 工艺具有独特的优势。 由于离子束源提取的离子束使基板可以自由倾斜，因此可以蚀刻平坦至60度（相对于基板法线）的倾斜角度（参见图 2 和图 3）。

除了直接蚀刻玻璃基板之外，另一个方法是使用纳米压印光刻（NIL）。 对于 NIL，母版印模由 RIBE 构建，将被压入聚合物旋涂基材中以复制图案。 然而，聚合物不提供高折射率玻璃范围内的折射率，这在最终器件的视场（FOV）方面具有缺点。

RIBE 工艺的关键参数是掩模和基板之间的选择性，以及侧壁角度和底部角度之间的几何形状控制。 通过使用不同的蚀刻气体，如CHF3、O2或Cl2，可以控制各向同性或各向异性蚀刻行为，这最终定义了光栅的几何形状。 反应气体可以引入离子束源或腔室（见图 4）。独立控制离子能量和离子电流的能力还用于调整倾斜几何形状和选择性。

如前所述，选择 RIBE 工艺制造表面浮雕光栅的另一个原因是，最终的 AR/MR 产品需要宽视场 (FOV)。 全内反射的临界角限制了光可以在波导内传播的最浅角度。 对于高折射率材料，临界角较小，FOV较大。 这种高折射率材料（折射率高于 2）可能无法像用于石英蚀刻那样使用标准气体进行蚀刻，而是使用适当的混合物和配方进行蚀刻。 因此，控制气体混合物、离子能量和离子电流、基底角度甚至基底温度的独特能力使 RIBE 成为倾斜浮雕光栅蚀刻的首选技术。