⽬前两个最有前景的主流AR⽅案：偏振阵列波导⽅案和体全息光栅波导⽅案1、AR眼镜中的光学显⽰⽅案 增强现实技术即AR技术是在展⽰真实场景的同时，通过图像、视频、3D模型等技术为⽤户提供虚拟信息，实现将虚拟信息与现实世界巧妙地相互融合，属于下⼀个信息技术的引爆点，据权威预测增强现实眼镜将会取代⼿机成为下⼀代的协作计算平台。以增强现实眼镜为代表的增强现实技术⽬前在各个⾏业开始兴起，尤其在安防和⼯业领域，增强现实技术体现了⽆与伦⽐的优势，⼤⼤改进了信息交互⽅式。⽬前⽐较成熟的增强现实技术中的光学显⽰⽅案主要分为棱镜⽅案、birdbath⽅案、⾃由曲⾯⽅案、离轴全息透镜⽅案和波导（Lightguide）⽅案。 1.1 棱镜⽅案
棱镜⽅案以Google Glass为例，如图1中所⽰，其光学显⽰系统主要由投影仪和棱镜组成。投影仪把图像投射出来，然后棱镜将图像直接反射到⼈眼视⽹膜中，与现实图像相叠加。由于系统处于⼈眼上⽅，需要将眼睛聚焦到右上⽅才能看到图像信息，⽽且这⼀套系统，存在⼀个视场⾓vs体积的天然⽭盾。Google Glass系统视场⾓较⼩，仅有15度的视场⾓，但是光学镜⽚却有10mm的厚度，⽽且亮度也不⾜，图像存在较⼤的畸变，所以产品进⼊市场后不久便被公司撤回。
1.2 Birdbath⽅案
Birdbath⽅案中的光学设计是把来⾃显⽰源的光线投射⾄45度⾓的分光镜上，分光镜具有反射和透射值（R/T），允许光线以R的百分⽐进⾏部分反射，⽽其余部分则以T值传输。同时具有R/T允许⽤户同时看到现实世界的物理对象，以及由显⽰器⽣成的数字影像。从分光镜反射回来的光线弹到合成器上。合成器⼀般为⼀个凹⾯镜，可以把光线重新导向眼睛。采⽤这种光学显⽰⽅案的AR头显装置主要有联想Mirage AR头显（图2（a））与ODG R8和R9（图2（b））。其中ODG有50度的视场⾓，其厚度则超过20mm。
1.3 ⾃由曲⾯⽅案
⾃由曲⾯⽅案中⼀般采⽤有⼀定反射/透射（R/T）值的⾃由曲⾯反射镜，⾃由曲⾯是⼀种有别于球⾯或者⾮球⾯的复杂⾮常规⾯形，即⽤来描述镜头表⾯⾯形的数学表达式相对⽐较复杂，往往不具有旋转对称性。显⽰器发出的光线直接射⾄凹⾯镜/合成器，并且反射回眼内。显⽰源的理想位置居中，并与镜⾯平⾏。从技术上讲，理想位置是令显⽰源覆盖⽤户的眼睛，所以⼤多数设计都将显⽰器移⾄“轴外”，设置在额头上⽅。凹⾯镜上的离轴显⽰器存在畸变，需要在软件/显⽰器端进⾏修正。由于⾃由曲⾯不仅能为光学系统的设计提供更多的⾃由度，使系统的光学性能指标得到显著提⾼，⽽
⽰器端进⾏修正。由于⾃由曲⾯不仅能为光学系统的设计提供更多的⾃由度，使系统的光学性能指标得到显著提⾼，⽽且为系统设计带来更加灵活的结构形式，因此成为近年来光学设计领域的研究热点，
其中最具代表性公司有⽇本爱普⽣公司（如图3所⽰）以及美国梦境视觉公司的Meta系列（如图4所⽰）。⽇本爱普⽣公司的AR眼镜虽然在⾊彩、饱和度和成像质量⽅⾯，但是它仅有23度的视场⾓，⽽且有13mm的厚度。美国梦境视觉公司的Meta2系列AR眼镜虽然有90度的视场⾓，但是其厚度超过50mm，仅光机系统重量就约为420克。
由上所述可知，棱镜⽅案、birdbath⽅案、⾃由曲⾯⽅案这三种⽅案中都存在⼀个不可规避的⽭盾，即视场⾓越⼤，光学镜⽚就越厚，体积越⼤，也正是因为这⼀⽆可调和的⽭盾限制了其在智能穿戴⽅⾯，即增强现实眼镜⽅⾯的应⽤。
1.4 全息透镜⽅案
全息透镜⽅案使⽤全息镜⽚独⼀⽆⼆的光学特性，其原理是将⼀个全息准直透镜（Hd）和⼀个简单的线性光栅（Hg）记录在同⼀个全息⼲板上，全息准直透镜将显⽰源射出的光束准直为平⾯波，并衍射进基底以进⾏全内反射传输，同时线光栅将光束衍射输出进⼊⼈眼。这种系统将全息光学元件作为耦合元件，结构紧凑的同时降低了对全息光学元件设计和加⼯的难度，同时降低了全息透镜的⾊散，⽽且具有⼤FOV和⼩体积的优势，因⽽迅速被⼈们所接受。但是受限于眼动范围⽐较⼩，⽽且由于全息透镜具有复杂的像差和严重的⾊散，因此⽤全息透镜成像效果并不理想。⽬前采⽤全息透镜⽅案的代表性⼚家是North，如图5中所⽰即为North公司的基于全息透镜⽅案的AR眼镜产品实物图以及其成像光路⽰意图。
1.5 光波导⽅案
光波导⽅案在清晰度、可视⾓度、体积等⽅⾯均具优势，于是成为⽬前最佳的增强现实眼镜中光学显⽰⽅案，⽽且有望成为AR眼镜的主流光学显⽰解决⽅案。基于波导技术的AR眼镜，⼀般由显⽰模组、波导和耦合器三部分组成。显⽰模组发出的光线被⼊耦合器件耦⼊光波导中，在波导内以全反射的形式向前传播，到达出耦合器件时被耦合出光波导后进⼊⼈眼成像。由于⽤波导折叠了光路，⼀般系统体积相对较⼩。根据耦合器的原理，基于波导技术的AR眼镜，所使⽤的光波导技术总体上可分为⼏何波导⽅案和衍射光波导⽅案两种。
⼏何波导⽅案中⼀般包括锯齿结构波导和偏振薄膜阵列反射镜波导（简称偏振阵列波导）。其中主流的偏振阵列波导是通过利⽤多个等间距平⾏放置且有⼀定分光⽐的半透半反膜层来实现图像的输出和出瞳扩展，从⽽具有轻薄、较⼤的视场和眼动范围且⾊彩均匀的优势。衍射光波导⽅案主要有表⾯浮雕光栅波导⽅案和体全息光栅波导⽅案。浮雕光栅波导⽅案是采⽤纳⽶压印光刻技术制造，虽然具有⼤视场和⼤眼动范围的优势，但是也会带来视场均匀性和⾊彩均匀性的挑战，同时相关的微纳加⼯⼯艺也是巨⼤的挑战，⽣产成本较⾼。体全息光栅波导⽅案在⾊彩均匀性（⽆彩虹效应）和实现单⽚全彩波导上均具有优势，于是引起了AR光学模组⽣产产商的极⼤兴趣。
硅酸铝生产线图6为波导⽅案的基本显⽰原理，耦⼊区域⽤于将微投影光机的光束耦⼊到波导⽚中，使得光束满⾜
在波导⽚中全反射传播的条件，耦出区域⽤于将全反射传播的光束耦出波导⽚并传到⼈眼。耦⼊区域可以是反射镜、棱镜、浮雕光栅和体全息光栅等。耦出区域可以是阵列排布的半透半反射镜、浮雕光栅和体全息光栅等。本⽂将对⼏何光波导技术中的偏振阵列波导⽅案以及衍射光波导技术中的表⾯浮雕光栅波导⽅案和体全息光栅波导⽅案进⾏详细说明，并对表⾯浮雕光栅和体全息光栅的制备、加⼯⼯艺做出阐述，同时进⼀步地介绍⾕东科技在该领域相关的研发情况。
2、偏振阵列波导
2.1 偏振阵列波导原理
偏振阵列波导技术的波导镜⽚中通常采⽤有多个等间距平⾏放置且有⼀定分光⽐的半透半反膜层来实现图像的输出和出瞳扩展，该半透半反膜层具有⾓度选择性，且阵列排布。其⼯作原理⽰意图如图7中所⽰，图像源发出的光线经过⽬镜系统准直后，由波导反射⾯耦合进⼊波导，各视场光线依据全反射定理在波导中传播，光线⼊射到半透半反⾯上时，⼀部分反射出波导，另⼀部分透射继续传播。然后这部分前进的光⼜遇到另⼀个镜⾯，重复上述的“反射-透射”过程，直到镜⾯阵列⾥的最后⼀个镜⾯将剩下的全部光反射出波导进⼊⼈眼。由于波导可以具有多个半透半反⾯，每⼀个半透半反⾯形成⼀个出瞳，因此可以在基板厚度很薄的情况下，进⾏出瞳的扩展，实现⼤视场和⼤眼动范围显⽰。在经过多次反射后，便能将出射的光“调整”得⽐较均匀。
这项技术的扩瞳技术，设计较为复杂。设计时要充分考虑杂散光，⼈眼兼容性，各项性能指标。除此之外，均匀性也是最终⽤户体验的直观指标，如何控制多个膜层的反射和透过率，如何整机优化，如何控制镀膜⼯艺，才能保证整个眼动范围内的均匀性，也是研究的重点。为此⾕东科技⾃主研发设计基于偏振阵列波导技术的光学模组，并在多次不断尝试总结后，得到了具有划时代意义的成果。
2.2 ⾕东科技-“七折叠、⼗⼆⾯体”超短焦AR光学模组M3010
近⽇，⾕东科技发布了全新“七折叠、⼗⼆⾯体”超短焦AR光学模组M3010（如图8），采⽤特殊选择的材料和⼯艺搭配，成功消除了同⾏产品固有的杂像、条纹感、⿁像、畸变、⾊散等疑难问题，在成像清晰度、最⾼亮度、⾊彩均匀度、重量、体积、功耗、漏光等⽅⾯皆突破了现阶段AR显⽰技术的极限，各项指标皆居于世界前列，真正集合了光波导模组极薄、极轻、极⾼的⾊彩还原等所有优势，并将其性能发挥到极致。图9中所⽰即为⾕东科技公司近期推出的基于偏振阵列波导技术的光学模组M3010产品规格。
⾕东科技的“七折叠、⼗⼆⾯体”超短焦光学模组M3010具有以下超强性能。1、⼩：基于晶体材料的各向异性特性实现了光学器件的复⽤，将原本在光波导内朝⼀个⽅向传播的光线折叠成7段，使投影光机单元体积缩⼩85%；2、轻：重量⼤约为33克；3、透：波导镜⽚透光度超过普通建筑玻璃窗，可达85%以上；4、薄：折射畸变⼩于2mm；5、⾊：超⾼对⽐度、分辨度、⾊彩还原度与超全⾊域覆盖率，
M3010标配LCOS作为像源，分辨率可达到1920*1080，提供接近⼈眼极限分辨能⼒的光学解析⼒，完全消除屏幕边界感，画质清晰细腻，图像反差锐利，不会有颗粒感。⼊眼最⾼亮度可达5000nit，⾊域覆盖率超过100%RGB，达到专业显⽰器⽔准，分毫毕现。6、零⾛光：得益于⾕东科技独家研发的分光膜阵列波导⽚和光学结构，M3010模组在⼯作时不会出现漏光，更不会对外界暴露屏幕显⽰的内容，不论对隐蔽性要求极⾼的军⽤头盔还是消费娱乐的AR眼镜，该特性都⾄关重要；7、超视界：M3010采⽤top-down结构，⽔平视场完全⽆遮挡，整个视场尽收眼⾥，全视界，在提⾼⽤户体验的同时还解决了⽤户因佩戴眼镜遮挡视线造成的安全隐患的问题；
8、低功耗：续航时间可达到10个⼩时左右；9、量产每年达10K⽚，量产良率和成本均达到世界⼀流⽔平；10、超严格的环境测试标准：⾯对极端⾼、低温环境，以及⾼湿度和持续盐雾侵袭，⾕东科技的“七折叠、⼗⼆⾯体”超短焦AR光学模组M3010都能以远超⾏业平均⽔平的可靠性稳定⼯作；11、全⾯接受定制：AR眼镜“出圈”落地场景丰富，基于
M3010的强⼤功能，各⾏各业的科技公司可在⾃⼰熟悉的领域定制⼴泛的智能化AR产品。我们坚信⾕东科技的“七折叠、⼗⼆⾯体”超短焦光学模组M3010，必定能够拉开下⼀代显⽰技术⾰命的序幕，并为同样对技术抱持⼯匠精神的企业提供更优秀、更强⼤的AR产品以及优质的服务。
3、衍射光波导
3.1表⾯浮雕光栅波导
浮雕光栅波导⽅案即为使⽤浮雕光栅（SRG）代替传统的折反射光学器件（ROE）作为波导⽅案中耦⼊、耦出和出瞳扩展器件，其⼯作原理⽰意图如图10中所⽰。
常⽤的浮雕光栅主要有⼀维光栅，其中包括倾斜光栅、梯形光栅、闪耀光栅和矩形光栅结构等，图11（a）中所⽰为倾斜光栅的扫描电镜（SEM）图。⼆维光栅主要为波导中常⽤的六边形分布的圆柱光栅结构，如图11（b）中所⽰为⼆维圆柱光栅结构的SEM图。以上光栅结构的特征尺⼨均为纳⽶级。⽬前浮雕光栅波导⽅案最具代表的产品为微软的HoloLens系列12（a）以及WaveOptics公司的浮雕光栅波导系列产品12（b）。
3.2体全息光栅波导
体全息光栅波导⽅案采⽤体全息光栅作为波导的耦⼊和耦出器件，体全息光栅是⼀种具有周期结构的光学元件，它⼀般通过双光束全息曝光的⽅式，直接在微⽶级厚度感光聚合物薄膜内部⼲涉形成明暗分布的⼲涉条纹，从⽽引起了材料内部的折射率周期性变化。这个周期⼀般是纳⽶级的光栅结构，与可见光波长为⼀个量级，于是便可以对光线进⾏有效调制，通过对⼊射光发⽣衍射作⽤，从⽽改变光的传输⽅向。将体全息光栅和波导⽚结合，通过设计体全息光栅的相关参数（如材料折射率n、折射率调制因⼦和厚度等）可以调整体全息光栅的衍射效率。
体全息光栅波导技术的⼯作原理⽰意图如图13中所⽰，由微显⽰器产⽣的图像经过准直系统后变为平⾏光，平⾏光透过波导照射到⼊耦合端的全息光栅上，由于全息光栅的衍射效应使平⾏光传播⽅向改变，波导中的光线在满⾜全反射条件时，被限制在波导内沿波导⽅向向前⽆损传播。当平⾏光传播到出耦合端的全息光栅时，全反射条件被破坏，光线再次发⽣衍射变为平⾏光从波导中出射，进⼊⼈眼成像。当耦⼊的全息光栅与调制出射的全息光栅具有相同的周期结构，且镜像对称时，可有效消除⾊散。
早期采⽤体全息光栅波导⽅案的代表性⼚家为Sony和Digilens，随着该技术的⽇渐成熟，⽬前参与全息光栅衍射波导光学研究的公司数量不断增加，主要包括英国的TruLife和WaveOptics，以及美国的Akonia等。Sony出过⼀款⾼亮度的单绿⾊体全息光栅波导，如图14中所⽰，该结构采⽤双⾯体全息光栅作为⼊耦合端，达到了85%的透射率，显⽰亮度为1000cd/m2。但因体全息光栅的厚度较⼩，该系统效率较低，此外，仅能⽤于单⾊显⽰，现已停产。Digilens推出双层全彩体全息光栅波导，如图15中所⽰，该结构通过利⽤多个单⾊光栅实现彩⾊实现，可有效减少系统颜⾊的串扰，但该系统的效率不⾼，且因其双层波导结构，系统制造难度更⼤。
⾕东科技采⽤全息材料曝光⽅法做到将RGB三⾊合⼀到⼀⽚衍射波导上，利⽤相⼲记录，衍射复现的原理将图像传到⼈眼显⽰。主要有模拟设计，材料，以及⼯艺制备这三个⽅⾯。模拟设计需要⾃⾏编写复杂的计算模型；材料主要指HOE 中的感光材料，对于全息光波导，需要其制造前后的低收缩⽐，
⾼效率以及⾼均匀性；⼯艺⽅⾯，更多是需要全息技术的制造光路以及曝光经验，它和使⽤的材料⾮常相关。图16是⾕东科技研发的单层全彩⾊体全息光栅波导相应的显⽰效
的制造光路以及曝光经验，它和使⽤的材料⾮常相关。图16是⾕东科技研发的单层全彩⾊体全息光栅波导相应的显⽰效果，视场⾓为30°。
4、衍射光波导的微纳制造
4.1 表⾯浮雕光栅波导的微纳制造
表⾯浮雕光栅从维度上可分为⼀维和⼆维光栅，⽽在结构上可分为直光栅、闪耀光栅和倾斜光栅。由于增强现实光波导⽤于可见光波段，为了实现较⼤的衍射效率和视场⾓，其特征尺⼨⼀般在数百纳⽶，甚⾄⼏⼗纳⽶，且其性能对误差容忍度较⼩，所以对微纳加⼯制备提出了很⼤的挑战。⽬前的衍射光波导制备基本都是基于半导体制备⼯艺（如光刻、刻蚀⼯艺）完成。但是，由于这些⽅法受其复杂、昂贵的设备的限制，⽣产成本⾮常⾼，不适合光学模组的⼤批量制备。
图17中所⽰即为表⾯浮雕光栅模板制备或⼩批量制备⼯艺流程图，包括其扫描电镜图。对于直光栅，其⼯艺较为成熟，⾸先在基底上旋涂抗蚀剂层，通过⼲涉曝光或电⼦束曝光实现光栅的图案化，之后利⽤反应离⼦刻蚀（RIE）或电感耦合等离⼦体刻蚀（ICP）将图案转移到基底，并将抗蚀剂层去除，
完成直光栅的制备。由于均匀性问题导致以HoloLens 为代表的斜光栅光波导⽆法直接采⽤反应型刻蚀⽅案准备，所以制备⼯艺较为复杂，需要采⽤聚焦离⼦束（focused ion beam etching，FIBE）、离⼦束刻蚀（ion beam etching，IBE）、反应离⼦束刻蚀（reactive ion beam etching，RIBE）技术所制备。综合考虑到效率和均匀性，RIBE是其中较为合适的⽅案。⾸先，将基底上通过物理或化学⽅法镀⼀层硬掩模（如Cr）层，之后旋涂⼀层抗蚀剂层。同样利⽤⼲涉曝光或电⼦束曝光进⾏图案化，之后通过氯⼲刻蚀⼯艺将抗蚀剂图案转移到Cr层。在刻蚀⼯艺之后，⽤氧等离⼦体法剥离剩余的抗蚀剂层。接下来使⽤基于氟基的RIBE⼯艺⽤电离的氩离⼦束以倾斜的⾓度⼊射基底。在反应离⼦束刻蚀之后，通过标准的湿法刻蚀⼯艺去除Cr掩模，获得具有出⾊均匀性的斜光栅。
钢丝扣上述基于半导体⼯艺的制备成本昂贵，不适合光栅波导量产加⼯。因此，衍射光波导的复制⼯艺随即被开发出来以便实现⼤批量⽣产，⽽这种⼤规模的制造⼯艺依赖于⾼折射率的光学树脂，⽬前Magic Leap和WaveOptics已经进⾏了相关⼯艺的验证。复制⼯艺包括热压法（hot embossing）、紫外线纳⽶压印光刻法（UV-nano imprint lithography）和微接触压印法（micro contact printing，亦被称为软光刻）。其中紫外线纳⽶压印光刻是表⾯浮雕光栅波导批量⽣产中的常⽤⽅法。
具体⼯艺流程如图18所⽰，该⼯艺可分为两个阶段：纳⽶压印⼯作模具制备阶段和批量⽣产阶段。⾸先，通过上述模板制备⼯艺将图案加⼯到硅晶圆上以⽤作模板，通过纳⽶压印技术在更⼤的硅晶⽚上旋涂UV树脂并在上⾯印刷更多的模板。然后使⽤紫外线对印刷的结构进⾏曝光以固定树脂。最后通过
重复上述过程批量⽣产多图案的压印模具。在批量⽣产的过程中，使⽤多图案的模具来⽣产表⾯浮雕光栅波导，然后使⽤功能性涂层覆盖波导，并⽤激光切割技术分离，最后将不同结构的波导堆叠实现光学模组的制备。
4.2 体全息光栅波导的微纳制造智能平衡代步车
体全息波导关键元件是体全息光栅，体全息光栅的制备正是利⽤了全息技术的特性，通过激光激发的两个有⼀定夹⾓的平⾯光波相互⼲涉，并将⼲涉图案曝光附着在基底上的光敏材料上形成⼲涉条纹来获得的，材料特性根据光的强度分布⽽变化，最后获得具有折射率周期性变化特性的材料。制备体全息波导的材料包括卤化银、重铬酸盐明胶、光敏聚合物、全息⾼分⼦分散型液晶以及其他更奇特的材料。
全息技术是⼀种利⽤光学相⼲原理来记录和获取物光波的振幅和相位信息的⽅法。其利⽤⼲涉记录、衍射再现的原理，把具有振幅和相位信息的物光波与参光波相⼲涉产⽣的⼲涉条纹以强度分布的形式记录成全息图，从⽽把物光波的全部振幅和相位信息记录在感光材料上。全息是⼀种主动式相⼲成像技术，全息的记录光路（如图19（a）中所⽰）主要完成两个⽅⾯的功能，⼀是完成被测物体的相⼲照明，通过物体的透射或反射形成物光波；⼆是利⽤参考光波与物光波发⽣⼲涉，形成全息图。
其中，T0表⽰零级衍射光，对应于参考光波的透射光波；T+1表⽰+1级衍射光，携带了原始物光波的
肘型电缆头信息；T-1为-1级衍射光，携带了物光波的共轭信息。在光学全息中，+1级衍射光能够形成物体的虚像，可以⽤眼睛直接观察，⽽-1级衍射光能够形成物体的实像，可以利⽤屏幕接收。
理想全息光栅的衍射级次只有0级和±1级，全息光波导显⽰利⽤的是0级光在光波导内不断地全反射，⽽-1级光不断地从波导表⾯出射。光栅衍射的⼏何⽰意图，如图20中所⽰。
由上述三式可以得出对于特定波长、波导介质以及光线⼊射⾓度，满⾜全反射条件的光栅周期应满⾜⼀定条件。
全息光栅按照其结构可以分为透射型和反射型全息光栅，两者根本区别在于记录⽅式不同，即两束记录光的传播⽅向不同，从⽽造成记录材料内部⼲涉条纹⾯的不同取向。透射型全息光栅在记录时，物光和参考光是从记录介质的同侧进⾏
同，从⽽造成记录材料内部⼲涉条纹⾯的不同取向。透射型全息光栅在记录时，物光和参考光是从记录介质的同侧进⾏⼊射，⽽反射型全息光栅在记录时，物光和参考光则是从记录介质的两侧相向⼊射。
全息光栅根据记录介质的厚度与⼲涉条纹间距的相对厚度关系⼜可以分为⾯全息光栅和体全息光栅。⾯全息光栅与体全息光栅的评判标准⽤Q值来表征，当Q≥10时为体全息光栅，反之为⾯全息光栅。
防水袋体全息光栅的微结构在体光栅的内部，所以其衍射主要是材料的体效应。当⼊射光满⾜布拉格条件时，体全息光栅会有极⾼的衍射效率，⽽如果偏离了布拉格条件，衍射效率则会迅速下降，这个特性使体全息光栅具有明显的⾓度和波长选择性。当⽤做耦合器件时，体全息光栅可以把波导中，具有特定波长和⾓度的光从波导中耦合出来，却⼜不会遮挡外界真实场景的视野，因此是⼀种理想的耦合器件。
上述体全息光栅的制备过程仅适⽤于⼩批量验证，⽽对于⼤批量⽣产，则需要开发更加经济的⽅案，以Sony和DigiLens为代表的公司开发了体全息波导的加⼯⼯艺流程。如图21 中展⽰了制备体全息波导的卷对卷（roll-to-roll）⼯艺。⾸先，使⽤双束⼲涉曝光法在附着在卷胶上的光敏聚合物膜内形成体全息波导；第⼆步，通过注射成型法形成⾼质量的环烯烃聚合物塑料波导。为了获得合格的图像，波导的翘曲必须⼩于5um，并且有效区域的厚度变化应⼩于1um。然后进⾏全息光学元件的转移⼯艺以将全息波导膜准确地与塑料波导对准粘贴；之后将塑料全息波导进⾏切割；最后在配⾊过程中，将红、蓝塑料波导与绿⾊塑料波导对准并⽤UV树脂将其封装固定。塑料基底在每次加⼯之前和之后都均应保持平坦是冲压和配⾊过程中都⾯临的挑战。
5、展望
光学穿透式头戴显⽰（AR眼镜）作为AR技术的主要硬件载体，近年来，受到了科学界和产业界的⼴
泛关注，所以本⽂对当前AR眼镜的光学显⽰⽅案，棱镜⽅案、birdbath⽅案、⾃由曲⾯⽅案、离轴全息透镜⽅案以及光波导（Lightguide）⽅案都做了阐述。尤其是光波导⽅案作为现在AR眼镜的主流光学显⽰⽅案，⽂中采⽤了⼤量章节对⼏何光波导⽅案中偏振阵列光波导⽅案，以及衍射光波导⽅案中的表⾯浮雕光栅波导⽅案和体全息光栅波导⽅案做了详细介绍，并展⽰了⾕东科技的部分相关样品。
偏振阵列波导⽅案具有轻薄、⼤眼动范围和⾊彩均匀性好的优点，但是由于偏振阵列波导本⾝⼯艺的复杂，在设计和加⼯均有很⾼的技术壁垒，如分光膜阵列镀膜⼯艺不够完善，分光⾯表⾯平整性、精度要求⾼，难以降低成本等。⾕东科技在此领域深耕多年，完全实现了从设计到加⼯的⾃主化，率先在国内实现了偏振阵列波导的⼤规模量产。⾕东科技从研发阶段开始就将⼯艺进⾏拆分细化，建⽴了⼀套保密可控的量产供应链体系，年产能已达10K⽚，真正实现了量产，也代表了偏振阵列波导技术新的发展⾥程碑。成熟的设计⽅案和⼤规模的量产能⼒使得偏振阵列波导⽅案在未来五年内都将是AR领域的主流⽅案。⽐如⾕东科技的“七折叠、⼗⼆⾯体” 超短焦AR光学模组M3010系列产品，采⽤⾕东科技⾃主研发的⼯艺流程⽅法，通过长时间的⼯艺实验制定了严格制程管控和测试标准，该光学模组的量产良率和成本均达到世界顶尖⽔平。
体全息光栅波导⽅案利⽤全息光栅来作为光线的耦⼊/耦出装置，其将波导的全反射特性和全息光栅的衍射特性相结合，可实现⼤视场、⼤出瞳图像输出，从⽽被应⽤于新⼀代头盔显⽰系统中，⽽且其具有整体质量和体积更为紧凑的优点。相对于传统的阵列光波导中采⽤⼏何光学元件来作为光线的耦⼊/
耦出装置，全息光波导可有效降低显⽰系统的厚度和重量。体全息光栅波导还具有⾊彩均匀性好和易于实现单⽚彩⾊波导的优势，此外，体全息光栅作为⼀种通过光学曝光得到的体全息光学元件，有着集成其他光学器件功能的可能性，⽐如可以将显⽰模组中的准直镜集成进来，使⼊耦合器同时具有耦合和准直的功能。但是其采⽤全息⼲涉曝光的⽅法进⾏波导⽚的加⼯，限制了其⼤规模的量产。同时，做⼤FOV需要叠加多层全息光栅，增加了⼯艺难度，做彩⾊波导⽚需要⾼密度的曝光材料，进⼀步增加了⼯艺难度。虽然体全息光栅波导技术还⾯临着各种难题，设计⽅案的进⼀步成熟和量产良率的提升预计还需要⼀定的时间，但是⾕东科技公司积极开展部署体全息光栅波导设计研发以及制备，在设计与加⼯⽅⾯推动体全息光栅波导⽅案的发展。
运钞箱
综上所述，偏振阵列波导⽅案和体全息光栅波导⽅案是⽬前两个最有前景的主流AR⽅案，⼀个代表着现在，⼀个代表着未来。⾕东科技率先在国内实现偏振阵列波导的⼤规模量产，同时积极部署体全息光栅波导⽅案，希望为AR事业的发展尽⼒发光。
此⽂章由炬丰科技提供，如需转载，请联系作者报备
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议