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Breaking the optical efficiency limit of virtual reality with a nonreciprocal polarization rotator

Opto-Electronic Advances 2024年第3期7卷 4-14页

作者： Yuqiang Ding Zhenyi Luo garimagai borjigin Shin-Tson Wu College of Optics and Photonics University of Central FloridaOrlando FL 32816USA Department of Intelligent Interaction Technologies University of TsukubaTsukubaIbaraki 305-8573Japan Research Fellow of Japan Society for the Promotion of Science Chiyoda-kuTokyo 102-0083Japan

A catadioptric lens structure,also known as pancake lens,has been widely used in virtual reality(VR)displays to reduce the ***,the utilization of a half mirror(HM)to fold the optical path thrice leads to a significant optical *** theoretical maximum optical efficiency is merely 25%.To transcend this optical efficiency constraint while retaining the foldable characteristic inherent to traditional pancake optics,in this paper,we propose a theoretically lossless folded optical system to replace the HM with a nonreciprocal polarization *** our feasibility demonstration experiment,we used a commercial Faraday rotator(FR)and reflective polarizers to replace the lossy *** theoretically predicted 100%efficiency can be achieved approximately by using two high-extinction-ratio reflective *** addition,we evaluated the ghost images using a micro-OLED panel in our imaging ***,the ghost images can be suppressed to undetectable level if the optics are with antireflection *** novel pancake optical system holds great potential for revolutionizing next-generation VR displays with lightweight,compact formfactor,and low power consumption.

关键词： near-eye display virtual reality pancake optics folded optics nonreciprocal polarization rotator

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