增强现实（Augmented Reality,AR）显示技术可在用户看到的真实场景上叠加由计算机生成的虚拟画面,被喻为21世纪革命性的显示技术。全息光波导作为最具潜力的AR显示技术方案,具备轻薄、出瞳可扩展、高环境光透过率等优点。制备波导耦合光学器件的全息记录材料,直接影响全息光波导AR显示系统的光学效率、视场角（Field of View,FOV）、成像清晰度等显示性能参数和成像质量。卤化银、重铬酸盐明胶等传统的全息记录材料仍存在后处理工艺复杂、峰值衍射效率低、折射率调制度（Refractive Index Modulation,RIM）小、稳定性差等不足,难以满足全息波导显示高光效、大FOV的显示需求。为更好地满足全息光波导AR显示的需求,论文自主研制了一种采用藻红B染料敏化、自由基引发的多组分丙烯酸酯光致聚合物,定性分析了该材料的光致聚合机理,分析了基于该材料体系所制备的体全息光栅（Volume Holographic Grating,VHG）关键工艺参数对感光灵敏度及单体聚合的影响,并通过改变曝光剂量、曝光强度以及暗反应、紫外、烘烤时间等后处理工艺条件,有效提升了光致聚合物的感光灵敏度及单体聚合速率,从而优化波导光栅的RIM、峰值衍射效率以及衍射响应带宽。考虑像源光谱分布和全息光波导的光谱与角度选择性,论文提出了宽光谱像源的全息波导FOV模型化表征分析方法,揭示了FOV与像源光谱分布、布拉格衍射角度范围和光栅衍射响应带宽的关联性。详细阐述了FOV和波导介质折射率、光栅倾角、光栅中心波长等光栅参数之间的关联性,给出了全光谱条件下全息波导FOV的理论最大值,提出了通过叠层光栅结构优化布拉格衍射角度范围,提升全息波导显示FOV的方法。针对现有40°FOV单绿色有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode,OLED）像源光机系统,论文分别从波导光栅构型和感光材料两个方向入手,有效地提升了VHG全息波导显示FOV。考虑像源光谱对FOV的影响,在单个光栅衍射波长带宽15nm的情况下,通过设计制备叠层复合光栅实现了对角线单绿色FOV 40°显示。首次提出在丙烯酸酯光致聚合物中掺杂金纳米颗粒（Au-NPs）,解决了感光材料RIM限制VHG衍射响应带宽这一关键问题。实验结果表明所研发的材料RIM高达0.08,利用该材料制备的波导光栅衍射波长带宽从15nm扩大至30nm,单层全息波导即可显示FOV 40°的单绿色画面。论文研制了吖啶橙、藻红B、亚甲基蓝三种染料敏化的彩敏丙烯酸酯光致聚合物,并利用639nm、532nm、457nm三种波长的激光器分别制备了红绿蓝VHG单色全息波导。通过叠层波导构型实现了彩色全息波导片,采用硅基液晶（Liquid Crystal on Silicon,LCo S）准直光机搭建了全息波导成像系统,成像结果显示该波导显示系统可输出对角线FOV 30°的全彩色清晰画面,从而实现了VHG全息波导彩色显示功能。综上所述,本论文系统研究了高RIM感光材料、宽带叠层复合波导光栅设计及制备工艺。特别是掺杂Au-NPs的宽带光致聚合物材料及波导光栅的首次研制,为实现大FOV彩色VHG全息波导显示提供了一种新的技术方案,突破了国外对我国光致聚合物感光材料的技术封锁,为我国全息波导AR显示技术自主发展提供了有力支撑。