AR光栅波导技术，科幻未来正在逼近

编辑 | TGS

发布 | ATYUN订阅号

人类在AI和AR领域的技术探索，就像在丛林里前行，没有预知的方向，只有不停的尝试，才有可能趟出一条路来。

AR光学透视式近眼显示技术作为下一代新型移动显示技术，属于国家重点支持的高精尖技术领域，是世界各国科技巨头、投资机构竞相追逐的热点，应用潜力巨大，具有广阔的市场前景，预估在未来五年内市场规模将达到300亿美元。由于光栅波导兼具视场角大、显示效果好、体积小、重量轻、批量生产成本低等优点，或将成为未来近眼显示光学技术发展的主流方向。近日，深耕AR光栅波导技术的北京枭龙科技，获批北京市重点研发专项，科幻未来正在逼近。

简单了解光栅波导

光栅光波导方案是目前较火的AR解决方案之一，像HoloLens、Vuzix Blade 3000、Magic Leap One等AR设备都采用的是这套方案。

光栅光波导利用光栅的衍射特性和波导介质的全内反射特性来实现成像光束的传输，当光线以一定角度入射到光栅表面时，由于光栅会对入射光波的振幅或相位进行空间周期性调制，因此光线会从几个不同的方向衍射出光栅表面。其中光线的衍射角度和入射角度之间满足关系式，即为光栅方程。按照工作方式的不同，光栅可分为反射光栅和透射光栅两种，相差单位波长的两条谱线通过光栅后所分开的角度称为角色散，它与光栅级次、光栅常数之间的关系可以用式子来表达、计算，光栅的角色散与光栅常数、衍射级次密切相关。

光栅光波导的成像原理有三点：1、光线通过透镜准直后，通过耦入光栅衍射进入光波导。2、衍射光线在波导内部进行全内反至耦出光栅。3、耦出光栅将光线导出至人眼成像。

目前常用的波导材料有：PMMA(n=1.49)、COC(n=1.53)、PC(n=1.59)、MGC171(n=1.71)、LASFN9(n=1.85)。

光栅光波导的主要目的就是将显示图像无差别导入至人眼。当光线连续两次经过相同结构的光栅，其衍射光线方向与入射光线方向一致，这光栅衍射的一个基本特性。所以，为了保证图像在波导内部无差别传输，耦入光栅和耦出光栅的结构必须保持完全一致。

AR与虚拟现实VR是近年来广受关注的科技领域，它们的近眼显示系统都是将显示器上的像素， 通过一系列光学成像元件形成远处的虚像并投射到人眼中。这与光栅波导简直不谋而合。

在AR眼镜中，要想光在传输的过程中无损失无泄漏，“全反射”是关键，即光在波导中像只游蛇一样通过来回反射前进而并不会透射出来，刚刚好，光栅波导恰恰有希望完成这一点。

光栅波导技术的深耕者

近日，由北京枭龙科技有限公司牵头，国家纳米科学中心联合承担的“纳米光栅波导显示光学器件批量制备技术”已获批北京市重点研发专项。此课题是北京市科委重点支持的前沿新材料研究项目，主要围绕纳米光栅波导显示光学器件的设计优化和批量制备工艺等核心问题开展研究工作。枭龙科技创始人史晓刚博士担任该项目的课题负责人，带领枭龙科技光学研发部门全力攻克此项目的技术难题。

该课题将会着重对高性能光栅波导计算机模拟设计、高精度大面积、多深度硅基纳米压印模版制备技术、纳米压印技术制备批量器件的工艺研究，以及优化光学镀膜提高器件显示性能关键技术等多项核心技术进行深入攻坚，从而在国内率先实现高质量纳米光栅波导显示光学器件的稳定批量制备，为我国近眼显示技术领域实现新的突破。

这对打破国外在该领域的技术垄断，推动国内近眼显示技术达到国际领先水平的进程中将发挥重要作用，会有力促进增强现实产业的发展，显著提升我国高科技信息产业的发展水平。

枭龙科技原创性地提出新型光栅波导设计方案，进一步加强了纳米光栅波导显示光学器件在视场角、出瞳直径、出光均匀性等方面的研究，提升光栅波导显示光学器件的性能。国家纳米科学中心将联合枭龙科技共同开展纳米压印硅模版制备方面的研究。

未来，枭龙科技将继续与科研院所及高校进行深入合作，凭借枭龙科技强大的产品化和市场化优势，切实推动纳米光栅波导显示技术在各行各业的应用落地。同时枭龙科技将进一步优化产业设计，加快产品迭代进程，不断推出性能更优异的AR产品。

参考来源：项城网、腾讯网、谷歌新闻、百度百科。