揭秘XR底层供应链系列研讨会之光学技术专场闭门研讨会圆满结束

6月28日，由陀螺科技举办的会员专属活动“揭秘XR底层供应链系列研讨会之光学技术专场”研讨会圆满结束。

本次研讨会邀请了两位内业大咖：珑璟光电微纳光学研究中心主任赵谊华和至格科技创始人兼首席执行官孟祥峰分别以《纳米压印技术在衍射波导中的应用》、《AR衍射光波导产业化》两个主题进行分享讨论。

研讨会上珑璟光电微纳光学研究中心主任赵谊华带来了《纳米压印技术在衍射波导中的应用》的主题演讲。

纳米压印技术由1995年华裔科学家周郁提出，此项技术不使用高成本的微纳加工技术（电子束光刻，离子束光刻、极紫外光刻、激光全息光刻等等）使光刻胶成型，而是直接在基板上利用物理学机理构造纳米尺度图形。不受光源波长限制，可以简单制作出解析度小于100nm的图形，具有工艺简单，成本低，解析度高。

但是在技术方面纳米压印技术也面临着很多挑战，赵谊华博士就技术挑战问题进行了详细的解答以及珑璟光电是如何解决这些问题的。

首先是高折胶水的散射问题，纳米颗粒对光是有散射作用的，对光的散射程度我们可以用上图公式得到，可以看到纳米颗粒的尺寸a对于散射影响很大，那么是否能不断减小纳米颗粒的尺寸来降低高折胶水光散射来解决衍射波导片对比度的问题呢，实际上这是有局限的，在高折胶水当中，纳米颗粒之间有一个相互的Aggregation作用，很多纳米颗粒紧密的堆叠在一起的时候纳米颗粒接触程度越大，散射现象就越明显。

而在胶水当中，纳米颗粒有部分堆叠特别紧密，不是均匀分散的情况下，散射就会比较严重。理想化状态下，我们想把纳米颗粒表面改性，让其均匀分布在高折胶水当中，在这种情况下散射的情况能得到有效的抑制，目前珑璟与胶水厂商进行合作并开发有效抑制散射的高折胶水已经取得了一定的成果。

赵谊华博士介绍到还有另一种解决该问题的途径，使用无机的光刻胶来改善散射，这其中其实是不含有纳米颗粒的，但是其可以通过纳米压印技术压印处理过后得到光栅区域，但是在工艺过程中需要对光栅进行后处理，这时候光栅会产生10%的变形。因此在设计光栅当中，就需要考虑到光栅的变形，从源头设计的时候就模拟到加工形变产生的影响。因此也能够通过这种路径来提高波导片显示的均匀性、背景进行特定的优化，目前珑璟光电在这方面也得到了一些成功的结果。

其次在工艺方面的问题，可以通过纳米压印结合刻蚀的工艺去得到一个优质的波导片，但如何进行路径选择则要从量产性和性能综合考量，珑璟光电也持续在摸索当中。

最后是如何提高纳米压印的生产效率、降低成本。首先可以采取拼接式压印方式，一个晶圆上面压印多个光栅区域，但这个过程中依赖于步进重复式压印，因此效率还是比较低的。如何在一个大的晶圆上，通过一次压印得到多个波导片呢，珑璟光电则是采用自主开发的拼接压印工艺。通过这种方式可以在8寸晶圆上拼接8-10个衍射光波导结构，由此能大大提高成品压印速率，实际上良品率也能保持在75%以上。

赵谊华认为纳米压印在量产方面是有一定优势的，但如何去提高波导片显示效果，则可能需要纳米压印结合刻蚀等方式来提高波导片性能，而且材料方面的进展在衍射方面是非常地重要的，与一些科研单位进行高折胶水特定的开发是很有必要的，亟待研发新型高折胶水及相应的加工工艺。

第二位分享者至格科技创始人兼首席执行官孟祥峰博士带来了《AR衍射光波导产业化》主题演讲，从AR近眼显示技术概述、衍射光波导的设计和制造以及至格科技在衍射光波导领域的进展，进行了令人深刻的演讲。

光波导是应AR眼镜需求而生的一个比较有特色的光学技术，因它的轻薄与高透光率的特性而被认为是消费级AR眼镜的必选光学方案。作为AR（增强现实）行业的重要组件，光学材料的持续进步和创新对AR光波导技术的迭代起到了重要的推动作用。同样的孟祥峰也认为光波导技术是AR光学中的重要技术之一。

在研讨会上，孟祥峰详细介绍了光波导技术的发展以及半透半反方案（传统几何光学方案）和不同光波导技术的优缺点，还进一步介绍了衍射光波导的两种光栅波导类型，一种是表面浮雕光栅波导，一种是体全息光栅波导。孟祥峰认为表面浮雕光栅波导所代表的衍射光波导将会是未来AR行业主流的显示技术路线。

总结来看衍射光波导的三大技术难点分别是彩色显示的均匀性、视场角以及能量利用效率，这也是未来衍射光波导重要的发展趋势。首先具体来讲，在彩色显示均匀性方面，因为衍射光波导是基于光栅技术，而光栅的特征尺寸，特别是它的周期，几乎是和可见光波长相当的。因此它对波长十分敏感。不同波长的光在光波导里行进的路线都不一样，而且跟光栅交互之后产生的衍射效率、偏振和相位的变化也不一样，因此不同颜色的光经过衍射光波导很难实现同样的效果。

为了实现足够的彩色均匀性，通常来讲需要通过多层衍射光波导的叠合才能够实现，目前可以实现的比较好的彩色均匀性的光波导是通过两层来进行叠合的。其次是衍射光波导视场角决定于材料折射率，在同样的设计逻辑前提下，材料的折射率越高视场角就会越大。但高折射率可能会带来新的问题，比如高折射率材料本身并不成熟，高折射材料本身可能会存在吸收以及高折射率材料的制造加工困难。最后还讲到了衍射光波导的能量利用率问题。