新型便携式电子产品,如可穿戴设备、智能手机、平板电脑等都以惊人的速度在发展,并在各个领域为人类提供极大的帮助。在这其中,触控作为人与显示系统的交互方式,正发挥着越来越重要的作用。触控技术的优劣与体验感受密不可分,人们对于高效率、轻薄化、低功耗的追求一直没有停止。然而,对于目前的触控技术而言,无论是电阻式触摸屏,还是电容式触摸屏都存在着一些不足。光学触控方式凭借其高稳定性,高透光率以及适用大尺寸显示等优点受到国内外研究者的广泛关注。本文利用光栅波导对入射光的衍射耦合特性,并结合平板波导触控方式的特点提出了一种新型的可远程触控的光学触模技术。本论文利用严格耦合波分析法和时域有限差分方法设计出合适的光栅参数,用以耦合触控光源形成检测光。根据设计的参数,制备出相应的光栅波导触摸屏。最终将触摸屏和设计的电路驱动系统进行组合测试以验证触控识别的可行性。这种触控方式具有低功耗、支持远程触控、响应速度快、以及结构简单易于制备等优点。有望成为未来光学触控的一种新型主流技术。本文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)介绍了传统光栅波导的结构和参数定义,详细推导了一维光栅的布拉格相位匹配条件,即光栅耦合方程;讨论了如何通过矢量图方法来分析光栅耦合的特性;介绍了光栅耦合器件中常用的两种数值计算方法,时域有限差分(FDTD)和严格耦合波分析(RCWA)。(2)通过矢量图分析了光栅周期和光源入射角对波导耦合的影响,主要分为四种耦合方式:自由空间耦合,衬底耦合,导模耦合和无耦合。利用导模的模式本征方程讨论了波导层厚度对耦合的影响,包括各阶模的截止厚度、波导中可能存在的导模数目等。通过数值模拟的方式研究了光栅各个参数,如光栅占空比、光栅高度等对耦合效率的影响。(3)根据耦合光特性设计了触摸屏的电路驱动系统,包括光信号检测,信号放大,信号处理,控制器程序设计等。(4)根据仿真设计参数,利用激光干涉曝光方式制作出光栅波导式触摸屏。通过对光栅的耦合光谱测试,得到了和理论设计一致的结果。最后,将触摸屏和电路驱动系统结合测试,验证了触控屏的单点触控,多点触控的特性,探究了单路信号、多路信号的响应速度。