AR智能眼鏡繞不開(kāi)的核心技術(shù)--全息光波導(dǎo)
最近不少智庫(kù)、大佬、媒體、平臺(tái)在預(yù)測(cè)AR/VR將是下一個(gè)計(jì)算機(jī)浪潮,下一個(gè)三十年的科技文明。這些我們暫時(shí)不評(píng)述,今天我們請(qǐng)到了三極光電科技(蘇州)有限公司的聯(lián)合創(chuàng)始人袁俊旗,一起和袁總談?wù)凙R智能眼鏡繞不開(kāi)的國(guó)際前沿技術(shù)——全息光波導(dǎo)。
ARC:據(jù)我們所知,目前光波導(dǎo)技術(shù)已經(jīng)在一些可穿戴AR設(shè)備應(yīng)用,例如HoloLens,Magic?Leap?One,那么全息光波導(dǎo)和光波導(dǎo)是什么關(guān)系?在技術(shù)上又有哪些優(yōu)勢(shì)?
袁俊旗:光波導(dǎo)技術(shù)總體上可以分為幾何光波導(dǎo)和衍射光波導(dǎo)兩種,幾何光波導(dǎo)主要是所謂的陣列光波導(dǎo),其通過(guò)陣列反射鏡堆疊實(shí)現(xiàn)圖像的輸出,這一技術(shù)的代表公司是以色列的Lumus公司,目前國(guó)內(nèi)的絕大多數(shù)光波導(dǎo)模組公司也均采用陣列波導(dǎo)的技術(shù),因?yàn)檫@種的技術(shù)門(mén)檻相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低;衍射光波導(dǎo)主要有基于光刻技術(shù)的表面浮雕光柵波導(dǎo)和基于全息技術(shù)的全息光波導(dǎo),您說(shuō)的HoloLens,Magic?Leap?One均屬于前者,也即是表面浮雕光柵波導(dǎo),其核心是一些亞波長(zhǎng)的刻蝕光柵組成,通過(guò)高效率衍射實(shí)現(xiàn)圖像的引導(dǎo)。全息光波導(dǎo)(Holographic?waveguide)則是使用全息光學(xué)元件(Holographic?Optical?Element,HOE)代替以上的刻蝕光柵,實(shí)現(xiàn)虛擬圖像的引導(dǎo),蘋(píng)果公司收購(gòu)的Akonia公司采用的便是采用的全息光學(xué)元件,相比較刻蝕光柵,全息光學(xué)元件是通過(guò)雙光束激光全息曝光的方式,直接在微米級(jí)光聚合物薄膜內(nèi)干涉形成納米級(jí)的光柵結(jié)構(gòu),因此在工藝上,全息光波導(dǎo)更加高效,成本較其他光波導(dǎo)技術(shù)也具有明顯優(yōu)勢(shì)。
另外值得一說(shuō)的是,AR顯示要盡可能的保證外界真實(shí)場(chǎng)景的特征,例如外景的清晰度,畸變,以及亮度不受波導(dǎo)的影響,在這一點(diǎn)上,全息光波導(dǎo)由于HOE的高透明,高衍射效率特點(diǎn),較陣列波導(dǎo)具有明顯優(yōu)勢(shì),且不易產(chǎn)生鬼像,目前很多AR領(lǐng)域的從業(yè)者混淆了光波導(dǎo)和全息光波導(dǎo)概念,本質(zhì)上,前者屬于幾何光學(xué)范疇,后者屬于衍射光學(xué)范疇,是兩種不同的技術(shù)方案。
傾斜表面浮雕光柵
全息光波導(dǎo)
ARC:全息光波導(dǎo)作為一種未來(lái)的前沿技術(shù),請(qǐng)您簡(jiǎn)單介紹一下目前貴公司的基本情況?在全息光波導(dǎo)研發(fā)進(jìn)展?研發(fā)的難度如何?
袁俊旗:三極光電科技(蘇州)有限公司成立于2016年,在此之前,我從事全息技術(shù)十多年,公司里的其他搭檔有合作六七年的,也有從事近三十年的,因?yàn)楣餐淖非笞叩揭黄穑献髦两?,三極光電在全息技術(shù),尤其是HOE以及全息光波導(dǎo)研發(fā)制造技術(shù)擁有數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn),具有極雄厚的研發(fā)工藝沉淀。成立至今,在沒(méi)有其他商業(yè)資本和機(jī)構(gòu)加持的情況下,我們不斷完善全息波導(dǎo)的研發(fā)制造能力,目前,我們已經(jīng)成功研制出單色一維波導(dǎo)、二維擴(kuò)瞳全息波導(dǎo),以及雙彩色全息波導(dǎo),成像清晰,處于國(guó)內(nèi)全息光波導(dǎo)領(lǐng)先地位,綜合性能超過(guò)某些國(guó)際知名公司。
在制造全息波導(dǎo)前,我們需要經(jīng)過(guò)精確的模擬計(jì)算,得到特定規(guī)格的光束來(lái)做曝光,過(guò)程中所使用的激光光強(qiáng)、主頻率、帶寬、相干性,以及材料的配方、曝光環(huán)境這些都是經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次光學(xué)實(shí)驗(yàn)獲得的最優(yōu)方案。很多參數(shù)都無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的光學(xué)分析來(lái)反推出來(lái),需要根據(jù)材料的特點(diǎn)通過(guò)真實(shí)的全息實(shí)驗(yàn)尋找最佳參數(shù),因此這也提升了技術(shù)的研發(fā)難度和市場(chǎng)壟斷性。因?yàn)槿魏苇h(huán)節(jié)出了問(wèn)題上述的每個(gè)制程你也得排查,有時(shí)候正確的參數(shù)也會(huì)因?yàn)橹瞥讨刑嗟挠绊懸蛩囟`判。我們團(tuán)隊(duì)在全息技術(shù)領(lǐng)域擁有的豐富經(jīng)驗(yàn)和多項(xiàng)核心技術(shù),使得我們?cè)诤苡邢薜臈l件下完成全息波導(dǎo)現(xiàn)在的一定成果。
三極光電科技全息光波導(dǎo)測(cè)試裝置(二維)
ARC:您說(shuō)到核心技術(shù),目前全息光波導(dǎo)的技術(shù)瓶頸都有哪些?貴公司在核心技術(shù)的布局方面如何?