本发明提供一种新型的增强现实显示光学系统。该光学系统主要包括光线偏转器，耦合输入光栅，波导层以及耦合输出光栅。光线偏转器和耦合输入光栅都是利用了偏振光栅的衍射特性而设计，耦合输出光栅为常用的布拉格反射光栅。该AR光学系统与其他的AR方案对比，不仅将所需微型投影仪的数目从2个减少到1个，同时由于其耦合输入结构利用了偏振光栅单级衍射的特性，提高了光线耦合进入光波导中的效率，减少了能量损失。其光线偏转器利用了偏振光栅的偏振选择性以及TN型液晶层来实现光束偏转。整个系统结构简单，厚度可以控制在很薄的范围内，有利于将该光学系统应用于实际。