AR增强现实体全息光波导光栅系统设计工艺制程介绍HUD高峰论坛报告实录

 

 

AR增强现实体全息光波导光栅工艺制程介绍

全息光波导: 光波导+体全息光栅(全息在此处指的是工艺概念，与全息显示无关，此光栅工艺跟早年制作全息图类似，故俗称全息光栅。

 

全息光栅原理示意图

 

全息光波导是基于体全息光栅的基础上开发的。

 

三极光电科技体全息采用激光全息技术制造得到，两束激光（参考光和物光）同时照亮感光薄膜，发生双光束干涉，感光薄膜以折射率变化分布的形式记录下干涉条纹分布，该条纹与光栅结构对应。

 

再现过程即为使用的方式，参考光以相同的角度入射到感光薄膜，其发生衍射，直透光和参考光方向一致，为 0 级光，衍射光（﹢1 级）原物光方向一致。因此我们使用参考光在感光薄膜上记录下物光，并由参考光可以再现物光，此时感光薄膜上具有周期性分布条纹，也即为体全息光栅。

 

全息光波导传输示意图

 

全球光波导路线优劣势对比及代表机构

 

全息光波导的优势

1.衍射光学，布拉格光栅，光栅结构灵活，衍射效率高；光栅组合的自由度高

2.可双轴光瞳扩展，可实现大视角、定制出瞳大小和适眼距

3.透明度极高、结构轻薄

4.可波长复用和角度复用，潜力巨大

5.可大面积制备，用于抬头显示设备（在硬件设施配置到位情况下成本也很低）

6.全息曝光工艺效率高，成本低量产投资小，良品率高，小面积光波导量产成本低，具备走向消费电子级的条件

7.技术工艺壁垒高，国际上掌握此稳定生产技术单位屈指可数（三极光电团队材料、全息波导系统设计、全息波导制造都是自主可控）

只有全息光波导才可以解决应用级光波导的大面积制造。

 

三极光电全息波导系统数据设计仿真

 

全息光波导看似只是一片普通玻璃，实则是一个光学系统。

 

这片玻璃决定了光源以什么形式，什么光强入射，决定了光学系统的视场角、出瞳距、眼动盒等关键性参数，AR眼镜,ARHUD等皆围绕着这一小片玻璃展开，是整个系统的最核心所在。

 

 

三极光电科技全息光波导系统设计

 

全息光波导扩瞳优劣势

 

光能是守恒的，光栅衍射转化有损失，全息光波导的系统设计对光能利用率也影响巨大，特别是扩瞳对光能利用率影响巨大。

 

三极光电成熟的工艺材料

 

全息工艺基于全息光场信息记录材料而开发，三极光电在这方面已经使用二十多年，产品耐候性极高，经过军品耐候性测试并在兵工南北集团皆规模化匹配核心光学元器件。

 

全息光波导光栅制造流程

 

全息光波导设计及制造

 

体全息光栅波导是多个体全息光栅集成到波导表面的光学组件，其实现光线的多次转折和传输，实现光信号的转移和复制，为新一代增强现实信息显示核心光学元件。

 

三极光电科技基于多年体光栅研发技术，在体全息光栅波导领域快速发展，具有丰富的研发和制造功力，并掌握多项关键工艺与技术：

多光栅集成制造

单色/彩色光波导设计与制造

光瞳扩展设计与制造

多光栅波导集成制造工艺

在制造全息波导的过程中，需要将多个全息体光栅集成到有限大小的波导片中，这一过程由于感光材料的高度敏感性，容易发生杂散光干扰。

为此三级光电科技基于对材料特性的了解，以及制造光路经验，不断调整和摸索，探索并掌握了“多光栅波导表面集成的制造工艺”，构建了多光栅波导表面集成平台或设备，可以实现波导表面多个相近光栅的高质量制造，同时可实现批量化制造。

三极光电波导成像显示

 

全息光波导成像

 

大面积全息光波导显示，1999年间三极光电科技技术领头人曾在某国营厂主持并亲自实施1m*0.6m全息光栅玻璃母版并投入实际生产使用全制程（全息感光材料涂布，全息干涉曝光，后处理）

 

大面积全息光波导ARHUD显示

全息光波导对于曲面反射镜所困扰的双光机可以很容易的得到解决，对于全息波导平板显示来说，多光机也是很easy的方案，全息光波导ARHUD解决方案作为一个二维平面的思路替代曲面反射镜立体的概念，不单在体积方面有绝对优势，比如三极光电评估了：

10*3度PGU+全息光波导体积约1.3L 单层单色

15*8度PGU+全息光波导体积约2.5L （单层单色，多层多色是4.5L）

全息光波导ARHUD还天然性的解决了阳光倒灌问题，体全息光栅属于布拉格光栅，只对系统设计波长敏感，AR全息光波导引导的是可见光，对近红外产生热量的光线不敏感，

全息光波导还在全息显示的集成度上面有着不可比拟的优势。

 

关于三极光电

 

 

团队由从事全息衍射光学近三十年研发和生产的兵器工业高级工程师技术领衔，85%核心成员从事全息衍射光学十几年，包含有增强现实业内资深技术人士。各位成员因为共同的追求走到一起，合作至今。三极光电科技在全息技术，尤其是全息光学元件(Holographic Optical Elements,HOE)以及全息光波导研发制造技术上拥有多年研发经验，具有雄厚的研发工艺沉淀，业务从激光全息，微纳压印薄膜光学材料到高端的激光全息微纳米光电系统组件，稳扎稳打，以前瞻性的视角不断进行产业升级。

 

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