6月28日，由陀螺科技舉辦的會員專屬活動“揭秘XR底層供應鏈系列研討會之光學技術(shù)專場”研討會圓滿結(jié)束。

本次研討會邀請了兩位內(nèi)業(yè)大咖：瓏璟光電微納光學研究中心主任 趙誼華和至格科技創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 孟祥峰分別以《納米壓印技術(shù)在衍射波導中的應用》、《AR衍射光波導產(chǎn)業(yè)化》兩個主題進行分享討論。

研討會上瓏璟光電微納光學研究中心主任 趙誼華帶來了《納米壓印技術(shù)在衍射波導中的應用》的主題演講。

納米壓印技術(shù)由1995年華裔科學家周郁提出，此項技術(shù)不使用高成本的微納加工技術(shù)（電子束光刻，離子束光刻、極紫外光刻、激光全息光刻等等）使光刻膠成型，而是直接在基板上利用物理學機理構(gòu)造納米尺度圖形。不受光源波長限制，可以簡單制作出解析度小于100nm的圖形，具有工藝簡單，成本低，解析度高。

但是在技術(shù)方面納米壓印技術(shù)也面臨著很多挑戰(zhàn)，趙誼華博士就技術(shù)挑戰(zhàn)問題進行了詳細的解答以及瓏璟光電是如何解決這些問題的。

首先是高折膠水的散射問題，納米顆粒對光是有散射作用的，對光的散射程度我們可以用上圖公式得到，可以看到納米顆粒的尺寸a對于散射影響很大，那么是否能不斷減小納米顆粒的尺寸來降低高折膠水光散射來解決衍射波導片對比度的問題呢，實際上這是有局限的，在高折膠水當中，納米顆粒之間有一個相互的Aggregation作用，很多納米顆粒緊密的堆疊在一起的時候納米顆粒接觸程度越大，散射現(xiàn)象就越明顯。

而在膠水當中，納米顆粒有部分堆疊特別緊密，不是均勻分散的情況下，散射就會比較嚴重。理想化狀態(tài)下，我們想把納米顆粒表面改性，讓其均勻分布在高折膠水當中，在這種情況下散射的情況能得到有效的抑制，目前瓏璟與膠水廠商進行合作并開發(fā)有效抑制散射的高折膠水已經(jīng)取得了一定的成果。

趙誼華博士介紹到還有另一種解決該問題的途徑，使用無機的光刻膠來改善散射，這其中其實是不含有納米顆粒的，但是其可以通過納米壓印技術(shù)壓印處理過后得到光柵區(qū)域，但是在工藝過程中需要對光柵進行后處理，這時候光柵會產(chǎn)生10%的變形。因此在設計光柵當中，就需要考慮到光柵的變形，從源頭設計的時候就模擬到加工形變產(chǎn)生的影響。因此也能夠通過這種路徑來提高波導片顯示的均勻性、背景進行特定的優(yōu)化，目前瓏璟光電在這方面也得到了一些成功的結(jié)果。

其次在工藝方面的問題，可以通過納米壓印結(jié)合刻蝕的工藝去得到一個優(yōu)質(zhì)的波導片，但如何進行路徑選擇則要從量產(chǎn)性和性能綜合考量，瓏璟光電也持續(xù)在摸索當中。

最后是如何提高納米壓印的生產(chǎn)效率、降低成本。首先可以采取拼接式壓印方式，一個晶圓上面壓印多個光柵區(qū)域，但這個過程中依賴于步進重復式壓印，因此效率還是比較低的。如何在一個大的晶圓上，通過一次壓印得到多個波導片呢，瓏璟光電則是采用自主開發(fā)的拼接壓印工藝。通過這種方式可以在8寸晶圓上拼接8-10個衍射光波導結(jié)構(gòu)，由此能大大提高成品壓印速率，實際上良品率也能保持在75%以上。

趙誼華認為納米壓印在量產(chǎn)方面是有一定優(yōu)勢的，但如何去提高波導片顯示效果，則可能需要納米壓印結(jié)合刻蝕等方式來提高波導片性能，而且材料方面的進展在衍射方面是非常地重要的，與一些科研單位進行高折膠水特定的開發(fā)是很有必要的，亟待研發(fā)新型高折膠水及相應的加工工藝。

第二位分享者至格科技創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 孟祥峰博士帶來了《AR衍射光波導產(chǎn)業(yè)化》主題演講，從AR近眼顯示技術(shù)概述、衍射光波導的設計和制造以及至格科技在衍射光波導領域的進展，進行了令人深刻的演講。

光波導是應AR眼鏡需求而生的一個比較有特色的光學技術(shù)，因它的輕薄與高透光率的特性而被認為是消費級AR眼鏡的必選光學方案。作為AR（增強現(xiàn)實）行業(yè)的重要組件，光學材料的持續(xù)進步和創(chuàng)新對AR光波導技術(shù)的迭代起到了重要的推動作用。同樣的孟祥峰也認為光波導技術(shù)是AR光學中的重要技術(shù)之一。

在研討會上，孟祥峰詳細介紹了光波導技術(shù)的發(fā)展以及半透半反方案（傳統(tǒng)幾何光學方案）和不同光波導技術(shù)的優(yōu)缺點，還進一步介紹了衍射光波導的兩種光柵波導類型，一種是表面浮雕光柵波導，一種是體全息光柵波導。孟祥峰認為表面浮雕光柵波導所代表的衍射光波導將會是未來AR行業(yè)主流的顯示技術(shù)路線。

總結(jié)來看衍射光波導的三大技術(shù)難點分別是彩色顯示的均勻性、視場角以及能量利用效率，這也是未來衍射光波導重要的發(fā)展趨勢。首先具體來講，在彩色顯示均勻性方面，因為衍射光波導是基于光柵技術(shù)，而光柵的特征尺寸，特別是它的周期，幾乎是和可見光波長相當?shù)摹Ｒ虼怂鼘ΣㄩL十分敏感。不同波長的光在光波導里行進的路線都不一樣，而且跟光柵交互之后產(chǎn)生的衍射效率、偏振和相位的變化也不一樣，因此不同顏色的光經(jīng)過衍射光波導很難實現(xiàn)同樣的效果。

為了實現(xiàn)足夠的彩色均勻性，通常來講需要通過多層衍射光波導的疊合才能夠?qū)崿F(xiàn)，目前可以實現(xiàn)的比較好的彩色均勻性的光波導是通過兩層來進行疊合的。其次是衍射光波導視場角決定于材料折射率，在同樣的設計邏輯前提下，材料的折射率越高視場角就會越大。但高折射率可能會帶來新的問題，比如高折射率材料本身并不成熟，高折射材料本身可能會存在吸收以及高折射率材料的制造加工困難。最后還講到了衍射光波導的能量利用率問題。

研討會上，孟祥峰還詳細介紹了衍射光波導的設計與制造，提到衍射光波導需要采用嚴格電磁場衍射計算與光線追蹤相融合的設計算法進行全局設計，包括構(gòu)建視場角（FOV）、眼動范圍（Eye-box）、彩色均勻性、能量利用率等。

演講的最后，基于衍射光波導設計、光柵母版加工和納米壓印生產(chǎn)三大技術(shù)，至格科技在去年研發(fā)出了一款AR衍射光波導光學顯示模組產(chǎn)品（TDDW40Plus），可以看到白色圖像的良好顯示效果，說明在彩色顯示均勻性上至格科技已經(jīng)達到了一個比較高的水平。

在研討會末尾設置了Q&A環(huán)節(jié)，兩位嘉賓也與參會者進行了更多的補充內(nèi)容，包括對行業(yè)的看法、目前技術(shù)的市場反饋以及技術(shù)實現(xiàn)的相關制約等。具體內(nèi)容可關注陀螺科技會員服務。