एआर ऑप्टिकल वेवगाइड्स के लिए तीन तकनीकी रास्ते: जो विजयी होकर उभरेंगे
दृश्य: 0 लेखक: साइट संपादक प्रकाशन समय: 2026-09-16 उत्पत्ति: साइट
सितंबर 2024 में, मेटा ने अपने एआर ग्लास प्रोटोटाइप ओरियन का अनावरण किया। जैसे ही जुकरबर्ग ने उन्हें पहना, 70-डिग्री क्षेत्र के दृश्य के साथ एक पूर्ण-रंगीन छवि लेंस में दिखाई दी - इंद्रधनुष कलाकृतियों या भूत से मुक्त, आभासी सामग्री के साथ पानी में स्याही की तरह वास्तविकता में मिश्रित।
मेटा ऑप्टिकल वैज्ञानिक पास्कुअल रिवेरा ने एक बार अनुभव को इस तरह वर्णित किया था: 'पारंपरिक ग्लास वेवगाइड के साथ चश्मा पहनना एक डिस्को में होने जैसा है - आपकी दृष्टि इंद्रधनुष जैसी कलाकृतियों से भरी हुई है, जिससे एआर सामग्री को स्पष्ट रूप से देखना लगभग असंभव हो जाता है। लेकिन जिस क्षण आप सिलिकॉन कार्बाइड वेवगाइड पर स्विच करते हैं, यह एक सिम्फनी हॉल में कदम रखने जैसा है - सब कुछ शांत हो जाता है, और आप अंततः पूरी तरह से डूब सकते हैं।'
यह कथन सीधे एआर ऑप्टिकल वेवगाइड उद्योग के मूल समस्या बिंदु पर पहुंचता है: चुनौती केवल उनका निर्माण करना नहीं है, बल्कि उनका अच्छी तरह से निर्माण करना है । एआर ऑप्टिकल वेवगाइड-1 मिलीमीटर से कम मोटा एक पारदर्शी लेंस-यह निर्धारित करने में 'अंतिम मील' का प्रतिनिधित्व करता है कि क्या एआर चश्मा वास्तव में उपभोक्ता बाजार में छलांग लगा सकता है।
उद्योग वर्तमान में तीन मुख्यधारा के तकनीकी दृष्टिकोणों पर केंद्रित हो गया है- सरफेस रिलीफ ग्रेटिंग (एसआरजी) वेवगाइड्स, जियोमेट्रिक एरे वेवगाइड्स, और वॉल्यूम होलोग्राफिक ग्रेटिंग (वीएचजी) वेवगाइड्स। प्रत्येक अलग-अलग भौतिक सिद्धांतों पर निर्भर करता है और अपनी अनूठी इंजीनियरिंग बाधाओं का सामना करता है।
इन तीन मार्गों में से अंततः कौन सा मार्ग प्रबल होगा?
सबसे पहले, आइए स्पष्ट करें: ऑप्टिकल वेवगाइड वास्तव में किस समस्या का समाधान करते हैं?
तीन तकनीकी दृष्टिकोणों पर चर्चा करने से पहले, हमें पहले ऑप्टिकल वेवगाइड्स की मौलिक प्रकृति को स्थापित करना होगा। एआर चश्मे के ऑप्टिकल सिस्टम को एक साथ दो चीजें पूरी करने की जरूरत होती है: वास्तविक दुनिया के आपके दृष्टिकोण में बाधा न डालते हुए आपकी आंखों तक आभासी छवियां पहुंचाना।
इसका मतलब है कि ऑप्टिकल घटक पर्याप्त रूप से पारदर्शी और पतले होने चाहिए, साथ ही व्यापक दृश्य क्षेत्र (FOV) और एक उदार आईबॉक्स भी प्रदान करना चाहिए।
प्रारंभिक दृष्टिकोण - जैसे कि प्रिज्म, फ्रीफ़ॉर्म ऑप्टिक्स और बर्डबाथ डिज़ाइन - सभी एक ही भौतिक व्यापार-बंद के विरुद्ध चले: FOV को बढ़ाने के लिए एक मोटे ऑप्टिकल मॉड्यूल की आवश्यकता होती है, जबकि मॉड्यूल को पतला बनाने का मतलब प्रकाश संचरण का त्याग करना होता है।
Google ग्लास में प्रयुक्त प्रिज्म डिज़ाइन केवल 15° का FOV और 50% से कम प्रकाश संचरण प्रदान करता है। एप्सन के फ्रीफॉर्म सॉल्यूशन का वजन 550 ग्राम था - जो एक हेलमेट जैसा दिखता था - जबकि XREAL द्वारा उपयोग किए गए बर्डबाथ डिज़ाइन में 30% से कम प्रकाश संचरण की पेशकश की गई थी, जिससे चश्मा गहरे धूप के चश्मे जैसा दिखता था।
ऑप्टिकल वेवगाइड पूरी तरह से अलग दृष्टिकोण अपनाते हैं: ऑप्टिकल पथ को कांच की एक पतली शीट में मोड़ दिया जाता है और कुल आंतरिक प्रतिबिंब के माध्यम से प्रसारित किया जाता है, जिसके बाद विशिष्ट संरचनाएं प्रकाश को 'निकालती हैं' और इसे आंख में निर्देशित करती हैं। यह ऑप्टिकल मॉड्यूल की मोटाई को FOV से अलग कर देता है, जिससे 3 मिमी से पतले लेंस, 85% से अधिक प्रकाश संचरण और 80° से अधिक के सैद्धांतिक FOV की अनुमति मिलती है।
चुनौती इस बात में निहित है कि प्रकाश को 'कपल इन' और 'कपल आउट' कैसे किया जाता है। तीन अलग-अलग तकनीकी मार्गों के बीच का अंतर इस 'इन-कपलिंग' और 'आउट-कपलिंग' के लिए उपयोग किए जाने वाले भौतिक तंत्र में निहित है।
सरफेस रिलीफ ग्रेटिंग (एसआरजी) वेवगाइड: बड़े पैमाने पर उत्पादन का राजा, फिर भी रेनबो कलाकृतियों से त्रस्त
सिद्धांत: कांच की सतह पर 'नैनो-ग्रेटिंग्स' उकेरना। एसआरजी का मूल एक ग्लास सब्सट्रेट की सतह पर आवधिक, नैनो-स्केल राहत संरचनाओं-अनिवार्य रूप से विवर्तन झंझरी-के निर्माण में निहित है।
माइक्रो-डिस्प्ले से उत्सर्जित प्रकाश इनपुट-युग्मन झंझरी का सामना करने पर विवर्तन से गुजरता है; विवर्तन कोण पूर्ण आंतरिक परावर्तन की स्थिति को संतुष्ट करता है, जिससे प्रकाश को प्रसार के लिए वेवगाइड के भीतर 'फंसाया' जाता है। आउटपुट-कपलिंग ग्रेटिंग तक पहुंचने पर, प्रकाश फिर से विचलित हो जाता है और मानव आंख में प्रवेश करने के लिए 'मुक्त' हो जाता है।
इसके अलावा, ग्रेटिंग अवधि और कर्तव्य चक्र को इंजीनियरिंग करके, 'आई-बॉक्स विस्तार' प्राप्त किया जा सकता है - निकास पुतली को केवल कुछ मिलीमीटर से बढ़ाकर 10 मिलीमीटर से अधिक करना - जिससे उपयोगकर्ता को किसी विशिष्ट स्थान के साथ अपनी आंखों को सटीक रूप से संरेखित करने की आवश्यकता के बिना छवि देखने की अनुमति मिलती है।
लाभ: बड़े पैमाने पर उत्पादन क्षमता अन्य दो दृष्टिकोणों से कहीं अधिक है। एसआरजी प्रौद्योगिकी की सबसे बड़ी ताकत परिपक्व अर्धचालक विनिर्माण प्रक्रियाओं का लाभ उठाने की इसकी क्षमता है।
नैनोइंप्रिंट लिथोग्राफी (एनआईएल) वेफर्स पर ग्रेटिंग मास्टर संरचनाओं की उच्च-परिशुद्धता प्रतिकृति को सक्षम बनाता है; एक 12-इंच वेफर से 20 से 25 वेवगाइड प्राप्त हो सकते हैं।
गोएरटेक ऑप्टिक्स ने प्रति माह 25,000 इकाइयों (12-इंच वेफर्स के आधार पर) की उत्पादन क्षमता हासिल की है, जिसके परिणामस्वरूप लगभग 600,000 से 750,000 वेवगाइड का वार्षिक उत्पादन होता है। 2025 में, एसआरजी वेवगाइड्स से वैश्विक राजस्व 245 मिलियन डॉलर तक पहुंच गया, जिससे 62% बाजार हिस्सेदारी हासिल हुई।
चीनी कंपनियों ने उपज दर को 86% तक बढ़ाते हुए प्रति-यूनिट लागत 18 डॉलर से नीचे ला दी है।
फ्लैगशिप एआर डिवाइस - जैसे कि माइक्रोसॉफ्ट के होलोलेंस, मैजिक लीप, और रेनेओ और मीज़ू जैसे घरेलू ब्रांडों के उत्पाद - सभी एसआरजी तकनीक का उपयोग करते हैं।
एक घातक दोष: 'इंद्रधनुष प्रभाव' की भौतिक प्रकृति। एसआरजी के साथ सबसे अधिक आलोचना वाला मुद्दा इंद्रधनुष प्रभाव है।
यह कोई विनिर्माण दोष नहीं है, बल्कि एक अंतर्निहित भौतिक विशेषता है।
ग्रेटिंग विवर्तन के कारण विभिन्न तरंग दैर्ध्य का प्रकाश विभिन्न कोणों पर विवर्तित होता है। एसआरजी वेवगाइड के माध्यम से बाहरी दुनिया को देखते समय, परिवेशी प्रकाश के विभिन्न तरंग दैर्ध्य घटक झंझरी द्वारा 'विभाजित' हो जाते हैं, जिससे दृश्य क्षेत्र में रंगीन फ्रिंज बनते हैं। यह एक सीडी के पीछे दिखाई देने वाले इंद्रधनुष जैसे प्रतिबिंब के समान है - वही भौतिक तंत्र काम कर रहा है।
एक अन्य समस्या प्रकाश रिसाव है.
आउट-कपलिंग ग्रेटिंग न केवल छवि प्रकाश को उपयोगकर्ता की आंखों की ओर निर्देशित करती है बल्कि इसका कुछ भाग बाहरी रूप से भी बिखेरती है।
यदि कोई आपके चश्मे को किनारे से देखता है, तो वे टिमटिमाती छवि देख सकते हैं - एक गोपनीयता मुद्दा जो वास्तविक दुनिया के उपयोग परिदृश्यों में अस्वीकार्य है।
कम ऑप्टिकल दक्षता की भी समस्या है। एसआरजी की प्रकाश उपयोग दर आम तौर पर केवल 1%-5% है, जिसका अर्थ है कि माइक्रो-डिस्प्ले द्वारा उत्सर्जित 95% से अधिक प्रकाश बर्बाद हो जाता है; इससे सीधे तौर पर बिजली की खपत बढ़ जाती है और माइक्रो-एलईडी के लिए चमक की आवश्यकताएं बढ़ जाती हैं।
2025-2026 में तकनीकी सफलताएँ
उद्योग जगत हाथ पर हाथ धरे नहीं बैठा है। एसआरजी के लिए अगली पीढ़ी की दिशा के रूप में नक़्क़ाशी प्रक्रियाएँ नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी की जगह ले रही हैं।
नैनोइंप्रिंट लिथोग्राफी कार्बनिक फोटोरेसिस्ट का उपयोग करती है, जो अपवर्तक सूचकांक को लगभग 2.0 तक सीमित करती है; इसके विपरीत, नक़्क़ाशी प्रक्रियाएं सीधे अकार्बनिक सामग्रियों पर काम करती हैं, जिससे अपवर्तक सूचकांक 2.4 से अधिक हो जाता है और मौलिक रूप से ऑप्टिकल प्रदर्शन में वृद्धि होती है।
एएसी टेक्नोलॉजीज ने सिंगल-लेयर, फुल-कलर वेवगाइड लॉन्च करने के लिए डिस्पेलिक्स के साथ साझेदारी की - सेमीकंडक्टर नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं का उपयोग करके निर्मित - जिसमें 25 डिग्री दृश्य क्षेत्र (एफओवी), 1500 निट्स / एलएम की हल्की दक्षता, 0.7 मिमी की मोटाई और सिर्फ 4 ग्राम का वजन शामिल है; यह 90% से अधिक प्रकाश संचरण प्रदान करता है और इंद्रधनुष कलाकृतियों को उस स्तर तक दबा देता है जो 'उपयोगकर्ता अनुभव को प्रभावित नहीं करता है।'
इस बीच, ज़ीगे टेक्नोलॉजी 95% उपयोग परिदृश्यों में इंद्रधनुषी कलाकृतियों को महत्वपूर्ण रूप से दबाने का दावा करती है और उसने Xiaomi और OPPO से निवेश सुरक्षित किया है।
हालाँकि, स्पष्ट रूप से कहें तो, इंद्रधनुषी कलाकृतियों को केवल दबाया जा सकता है, समाप्त नहीं किया जा सकता है - जब तक झंझरी संरचना मौजूद है, फैलाव बना रहता है। यह एसआरजी (सरफेस रिलीफ ग्रेटिंग) दृष्टिकोण की एक अंतर्निहित सीमा है।
जियोमेट्रिक एरे वेवगाइड: छवि गुणवत्ता का शिखर, लेकिन बड़े पैमाने पर उत्पादन एक बुरा सपना।
सिद्धांत: प्रकाश किरणों को 'रिले' करने के लिए अर्ध-परावर्तक/अर्ध-संचारक दर्पणों की एक श्रृंखला का उपयोग करना।
ज्यामितीय वेवगाइड पूरी तरह से अलग दृष्टिकोण अपनाते हैं - विवर्तन को शामिल किए बिना पूरी तरह से ज्यामितीय प्रकाशिकी पर निर्भर करते हैं।
इसकी संरचना सरल है: झुके हुए अर्ध-परावर्तक दर्पणों की एक श्रृंखला एक ग्लास सब्सट्रेट के भीतर अंतर्निहित है। प्रकाश एक इनपुट युग्मन प्रिज्म के माध्यम से वेवगाइड में प्रवेश करता है और कुल आंतरिक प्रतिबिंब के माध्यम से फैलता है; हर बार जब इसका सामना अर्ध-परावर्तक दर्पण से होता है, तो प्रकाश का एक भाग वेवगाइड से निकलकर उपयोगकर्ता की आंख में परावर्तित हो जाता है, जबकि शेष प्रकाश अगले दर्पण में चला जाता है। यह ''रिले दर्पणों'' के एक सेट की तरह काम करता है, जो चरण दर चरण प्रकाश को ''उडेलता है।''
चूंकि वे विवर्तन पर भरोसा नहीं करते हैं, इसलिए ज्यामितीय वेवगाइड इंद्रधनुष कलाकृतियों और फैलाव के मुद्दों से मुक्त हैं, जो तीन दृष्टिकोणों के बीच उच्चतम छवि गुणवत्ता प्रदान करते हैं।
लाभ: बेहतर छवि गुणवत्ता और न्यूनतम प्रकाश रिसाव।
ज्यामितीय वेवगाइड एसआरजी की तुलना में कहीं बेहतर ऑप्टिकल दक्षता प्रदान करते हैं; वे विवर्तन हानियों को समाप्त करते हैं और उच्च ऑप्टिकल पथ दक्षता सुनिश्चित करते हैं, जिससे ऑप्टिकल इंजन की बिजली खपत कम हो जाती है। केवल 1%-5% की प्रकाश रिसाव दर के साथ - तीन प्रौद्योगिकियों में सबसे कम - वे उत्कृष्ट गोपनीयता प्रदान करते हैं, जिससे प्रदर्शन सामग्री पक्ष से चश्मे को देखने वाले पर्यवेक्षकों के लिए लगभग अदृश्य हो जाती है। वे रंग पुनरुत्पादन, कंट्रास्ट और रिज़ॉल्यूशन जैसे मेट्रिक्स में बोर्ड भर में अग्रणी हैं; आज तक, लुमस के ज्यामितीय वेवगाइड छवि गुणवत्ता में बेजोड़ हैं। 2025 तक वैश्विक बाजार में लगभग 28% हिस्सेदारी रखने का अनुमान है, वे उद्योग और सेना जैसे बी2बी क्षेत्रों पर हावी हैं, जो असाधारण रूप से उच्च छवि गुणवत्ता की मांग करते हैं।
घातक दोष: कोटिंग और बॉन्डिंग का बड़े पैमाने पर उत्पादन का दुःस्वप्न
ज्यामितीय वेवगाइड के साथ चुनौती विनिर्माण क्षेत्र में है।
मुख्य प्रक्रिया सटीक ऑप्टिकल निर्माण है: ग्लास प्रिज्म को काटना, पीसना, पॉलिश करना, कोटिंग करना और चिपकाना या जोड़ना। जबकि प्रत्येक चरण में पारंपरिक ऑप्टिकल तकनीकें शामिल होती हैं, परिशुद्धता आवश्यकताओं को पूर्ण सीमा तक धकेल दिया जाता है।
कोटिंग पहली बड़ी बाधा का प्रतिनिधित्व करती है। प्रत्येक अर्ध-परावर्तक/अर्ध-संचारणीय सतह को परावर्तन-से-संचरण (आर/टी) अनुपात के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, ये आर/टी मान अलग-अलग स्थानों पर अलग-अलग होने चाहिए; चूंकि प्रकाश फैलते समय अपनी ऊर्जा खो देता है, इसलिए पथ के आगे की सतहों को समान प्रकाश उत्पादन सुनिश्चित करने के लिए उच्च परावर्तनशीलता की आवश्यकता होती है। कोटिंग की मोटाई नैनोमीटर पैमाने पर नियंत्रित की जाती है, और एक एकल ग्लास सब्सट्रेट में दर्जनों कोटिंग परतें हो सकती हैं।
बंधन दूसरी बड़ी बाधा है.
पारंपरिक संबंध ऑप्टिकल चिपकने वाले पदार्थों पर निर्भर करता है; हालाँकि, पॉलिमरिक चिपकने वाले पदार्थों के सिकुड़ने से प्रकाश और रंग में बदलाव आता है, और उच्च-अपवर्तक-सूचकांक ऑप्टिकल चिपकने वाले दुर्लभ होते हैं। आणविक बॉन्डिंग (प्रत्यक्ष बॉन्डिंग) बेहतर परिणाम प्रदान करती है, लेकिन बेहद कठोर प्रक्रिया स्थितियों की मांग करती है - इसके लिए परमाणु रूप से सपाट सतहों की आवश्यकता होती है, जहां मामूली कण या स्थलाकृतिक अनियमितता भी बॉन्डिंग विफलता की ओर ले जाती है।
परिणाम: पैदावार कम रहती है, और लागत अधिक रहती है।
2025 में, ज्यामितीय वेवगाइड के लिए बड़े पैमाने पर उत्पादन उपज एसआरजी की तुलना में काफी कम है; यही मूल कारण है कि उनकी बाजार हिस्सेदारी एसआरजी की तुलना में आधे से भी कम है।
पाठ्यक्रम में कौन रह रहा है?
ल्यूमस (इज़राइल) ज्यामितीय वेवगाइड के लिए बेंचमार्क है, जो SCHOTT के साथ अपनी साझेदारी के माध्यम से उच्च-अपवर्तक-सूचकांक ग्लास वेफर्स के क्षेत्र में अग्रणी है।
रिपोर्टों से पता चलता है कि मेटा के 2025 एआर उत्पाद एलसीओएस प्लस ज्यामितीय वेवगाइड कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग कर सकते हैं; यदि यह सच है, तो यह उपभोक्ता बाजार में ज्यामितीय वेवगाइड के लिए एक बड़ी सफलता होगी।
इस क्षेत्र में प्रमुख घरेलू चीनी खिलाड़ियों में लिबाईगुआंगजिंग और लिंगक्सीवेइगुआंग जैसी कंपनियां शामिल हैं।
ज्यामितीय वेवगाइड्स की स्थिति लिथोग्राफी प्रणालियों में ईयूवी तकनीक के समान है: वे उच्चतम प्रदर्शन सीमा प्रदान करते हैं लेकिन बड़े पैमाने पर उत्पादन में उच्चतम बाधाएं भी पेश करते हैं।
यदि विनिर्माण बाधाओं को दूर कर लिया जाता है, तो वे छवि गुणवत्ता के लिए अंतिम समाधान का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं। हालाँकि, तब तक, वे मुख्य रूप से उद्यम (बी2बी) बाज़ार के लिए एक उच्च-स्तरीय विकल्प बने रहेंगे।
वॉल्यूम होलोग्राफिक ग्रेटिंग (वीएचजी) वेवगाइड्स: एक लागत-नाशक, लेकिन सामग्री गंभीर बाधा है
सिद्धांत: सामग्री के अंदर एक अपवर्तक-सूचकांक झंझरी 'लिखना'।
वीएचजी के पीछे की अवधारणा एसआरजी से मौलिक रूप से भिन्न है।
जबकि एसआरजी एक सतह-राहत झंझरी है जो सतह पर एक संरचना को भौतिक रूप से उकेरकर बनाई जाती है, एक वीएचजी दोहरे-बीम हस्तक्षेप एक्सपोज़र के माध्यम से बनाई जाती है। यह प्रक्रिया एक प्रकाश-संवेदनशील सामग्री (जैसे कि एक फोटोपॉलिमर) के भीतर अपवर्तक सूचकांक के आवधिक मॉड्यूलेशन को प्रेरित करती है - सामग्री के आंतरिक भाग में एक अदृश्य झंझरी को प्रभावी ढंग से 'लिखना'।
क्योंकि झंझरी सामग्री के बड़े हिस्से के भीतर मौजूद होती है (सतह के बजाय), इसे 'वॉल्यूम होलोग्राम' कहा जाता है।
यह तंत्र कई अंतर्निहित लाभ प्रदान करता है:
उच्च सैद्धांतिक विवर्तन दक्षता: वॉल्यूम झंझरी की ब्रैग चयनात्मकता विशिष्ट तरंग दैर्ध्य और कोणों पर प्रकाश के कुशल विवर्तन को सक्षम बनाती है, सैद्धांतिक विवर्तन दक्षता 100% तक पहुंचती है।
कोई सतह राहत संरचना नहीं: यह फैलाव तंत्र को समाप्त करता है जो इंद्रधनुष कलाकृतियों का कारण बनता है और सतह प्रदूषण के मुद्दों से बचाता है।
सरल विनिर्माण प्रक्रिया: इसमें किसी नैनोइम्प्रिंटिंग या नक़्क़ाशी की आवश्यकता नहीं है - केवल एक लेजर हस्तक्षेप एक्सपोज़र सिस्टम - जिसके परिणामस्वरूप कम सैद्धांतिक लागत और उच्च उत्पादन क्षमता होती है।
न्यूनतम प्रकाश रिसाव: Nica ऑप्टिक्स के N25G उत्पाद में प्रकाश रिसाव अनुपात 1:140 से कम है।
लाभ: लागत में कमी और बड़े पैमाने पर अपनाने की आवश्यकता के साथ सबसे अच्छा तालमेल।
तीन मार्गों में से, वीएचजी कम विनिर्माण लागत के लिए सबसे बड़ी क्षमता प्रदान करता है।
किसी नैनोस्केल निर्माण उपकरण, सटीक कोटिंग, या आणविक संबंध की आवश्यकता नहीं है - केवल एक लेजर हस्तक्षेप एक्सपोज़र सिस्टम।
जून 2026 में, नीका ऑप्टिक्स ने तियानजिन में वॉल्यूम होलोग्राफिक ऑप्टिकल वेवगाइड के लिए दुनिया की पहली स्वचालित उत्पादन लाइन लॉन्च की, जो सालाना दस लाख यूनिट का उत्पादन करने में सक्षम है; इसकी तियानजिन और गुआंगज़ौ सुविधाओं की संयुक्त वार्षिक क्षमता 1.3 मिलियन यूनिट तक पहुंच गई।
2025 में, वीएचजी (वॉल्यूम होलोग्राफिक ग्रेटिंग) ने वैश्विक बाजार हिस्सेदारी का लगभग 10% हिस्सा रखा लेकिन सबसे तेज विकास दर का प्रदर्शन किया।
XINGYIZHINENG के AR99 ग्लास में Nika ऑप्टिक्स के वॉल्यूम होलोग्राफिक वेवगाइड्स हैं, जिसकी पूरी यूनिट की कीमत 999 RMB से कम है - एक ऐसा मूल्य बिंदु जिसने उद्योग को चौंका दिया।
एक घातक दोष: सामग्रियों का 'असंभव त्रिकोण'।
वीएचजी की अकिलीज़ एड़ी इसकी सामग्रियों में निहित है।
फोटोपॉलिमर सामग्री को एक साथ तीन मानदंडों को पूरा करना होगा: उच्च अपवर्तक सूचकांक मॉड्यूलेशन (Δn), दीर्घकालिक पर्यावरणीय स्थिरता (उम्र बढ़ने, तापमान और आर्द्रता का प्रतिरोध), और उच्च निर्माण परिशुद्धता। ये तीन मानदंड स्वाभाविक रूप से विरोधाभासी हैं, जो एक 'असंभव त्रिकोण' बनाते हैं:
Δn को बढ़ाने के लिए आमतौर पर उच्च-अपवर्तक-सूचकांक अकार्बनिक नैनोकणों के समावेश की आवश्यकता होती है, जो सामग्री की पारदर्शिता और स्थिरता से समझौता करता है;
स्थिरता बढ़ाने के लिए क्रॉस-लिंकिंग और क्योरिंग की आवश्यकता होती है, जो फोटोसेंसिटिव समूहों की प्रतिक्रिया को प्रतिबंधित करता है और Δn को कम करता है;
अपवर्तक सूचकांक प्रोफ़ाइल को सटीक रूप से नियंत्रित करने के लिए बेहद संकीर्ण एक्सपोज़र बैंडविड्थ और सख्त पर्यावरणीय नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जिससे बड़े पैमाने पर उत्पादन में स्थिरता सुनिश्चित करना असाधारण रूप से कठिन हो जाता है।
नतीजतन, वीएचजी आम तौर पर केवल 30°-40° का दृश्य क्षेत्र (एफओवी) प्रदान करते हैं, और पूर्ण-रंग डिस्प्ले के लिए उनकी रंग स्थिरता और रंग सरगम कवरेज अभी भी एसआरजी और ज्यामितीय वेवगाइड से पीछे है।
इसके अलावा, प्रकाश संवेदनशील सामग्रियों में उम्र बढ़ने का मुद्दा अभी तक मौलिक रूप से हल नहीं हुआ है। क्या कुछ वर्षों के बाद वेवगाइड का प्रदर्शन ख़राब हो जाएगा? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए वर्तमान में दीर्घकालिक फ़ील्ड डेटा अपर्याप्त है।
आपूर्ति श्रृंखला स्तर पर भी एक बाधा है: उच्च परिशुद्धता वाले लेजर हस्तक्षेप एक्सपोज़र सिस्टम में मानकीकृत, बड़े पैमाने पर उत्पादित संस्करणों का अभाव है। नतीजतन, प्रत्येक कंपनी को अपने स्वयं के कस्टम समाधान विकसित करने होंगे, यह प्रक्रिया लंबे विकास चक्र और उच्च निवेश लागत की विशेषता है।
कौन लगा रहा है दांव?
वैश्विक खिलाड़ियों में सोनी, डिजीलेंस (यूएसए), और अकोनिया (2018 में एप्पल द्वारा अधिगृहीत) शामिल हैं।
घरेलू प्रतिनिधियों में नीका ऑप्टिक्स, सैनजी ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स, क्रिस्टल-ऑप्टेक और गुडोंग टेक्नोलॉजी शामिल हैं।
ऐप्पल द्वारा अकोनिया का अधिग्रहण अपने आप में एक महत्वपूर्ण मूल्यांकन का संकेत देता है: वॉल्यूम होलोग्राफी उपभोक्ता-ग्रेड एआर के लिए अंतिम मार्ग हो सकता है, हालांकि सामग्री विज्ञान में सफलता एक शर्त है।
सिलिकॉन कार्बाइड: चौथा रास्ता? सामग्री स्तर पर एक ''डायमेंशनल-रिडक्शन स्ट्राइक''
तीन प्रतिस्पर्धी दृष्टिकोणों पर एक दशक की बहस के बाद, मेटा ने 2024 में ओरियन: सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) ऑप्टिकल वेवगाइड्स के साथ एक बम गिराया।
यह चौथा तकनीकी मार्ग नहीं है; बल्कि, यह पहले तीन मार्गों के विरुद्ध भौतिक स्तर पर एक 'आयामी हड़ताल' का प्रतिनिधित्व करता है।
सिलिकॉन कार्बाइड गेम-चेंजर क्यों है?
एक ऑप्टिकल वेवगाइड का अधिकतम दृश्य क्षेत्र (FOV) सब्सट्रेट सामग्री के अपवर्तक सूचकांक द्वारा निर्धारित किया जाता है: FOVmax∝arcsin(nguide−nair)
साधारण कांच का अपवर्तनांक लगभग 1.5-1.7 होता है, जबकि एसआरजी के लिए उपयोग किया जाने वाला उच्च-सूचकांक कांच 1.9 से 2.0 तक होता है। यह सीधे सिंगल-लेयर वेवगाइड के लिए अधिकतम दृश्य क्षेत्र (FOV) को सीमित करता है - HoloLens 2 का 52° FOV पहले से ही ग्लास सामग्री की भौतिक सीमा के करीब पहुंच रहा है।
सिलिकॉन कार्बाइड 2.65-3.2 के उच्च अपवर्तक सूचकांक का दावा करता है, जो केवल एकल-परत वेवगाइड के साथ 70°-80° दृश्य क्षेत्र (FOV) को सक्षम करता है - मल्टी-लेयर स्टैकिंग की आवश्यकता को समाप्त करता है।
इससे भी अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि सिलिकॉन कार्बाइड की फैलाव विशेषताएँ झंझरी अवधि को 262 एनएम तक अनुकूलित करने की अनुमति देती हैं, जिससे इंद्रधनुषी कलाकृतियों को भौतिक रूप से नष्ट कर दिया जाता है - न केवल उन्हें दबाया जाता है, बल्कि उन्हें पूरी तरह से नष्ट कर दिया जाता है।
फिर गर्मी अपव्यय होता है: सिलिकॉन कार्बाइड में लगभग 490 W/m·K की तापीय चालकता होती है - कांच की तुलना में लगभग 500 गुना। ऑप्टिकल इंजन द्वारा उत्पन्न गर्मी को सीधे लेंस के माध्यम से दूर ले जाया जा सकता है, जिससे समर्पित गर्मी अपव्यय संरचनाओं की आवश्यकता समाप्त हो जाती है और वजन कम हो जाता है।
सिलिकॉन कार्बाइड वेवगाइड का उपयोग करके, मेटा ओरियन 70° दृश्य क्षेत्र (एफओवी) और 100 ग्राम से कम वजन प्राप्त करता है, यह सब सामान्य आईवियर के समान दिखने को बनाए रखते हुए-ऐसी विशेषताएं हैं जो ग्लास वेवगाइड से मेल नहीं खा सकते हैं।
हालाँकि, लागत एक बड़ी कमी है।
प्रत्येक सिलिकॉन कार्बाइड लेंस की कीमत वर्तमान में हजारों युआन है, जो ग्लास वेवगाइड से कहीं अधिक है। मेटा अधिकारियों ने यह भी स्वीकार किया है कि ओरियन की उत्पादन लागत का एक महत्वपूर्ण हिस्सा सिलिकॉन कार्बाइड लेंस को दिया गया है।
सिलिकॉन कार्बाइड में अत्यधिक कठोरता होती है (मोह पैमाने पर 9.25, हीरे के बाद दूसरा), जिससे इसे संसाधित करना असाधारण रूप से कठिन हो जाता है। इसके अलावा, बड़े आकार, ऑप्टिकल-ग्रेड सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट के लिए विनिर्माण क्षमताएं सीमित हैं।
इस क्षेत्र में सक्रिय घरेलू चीनी कंपनियों में सानन ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स, टैंकेब्लू सेमीकंडक्टर, तियान्के हेडा और गुओटन सेमीकंडक्टर शामिल हैं। 2025 तक, गुओटन सेमीकंडक्टर ने 12-इंच उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल को सफलतापूर्वक विकसित किया था और कई एआर क्लाइंट के साथ छोटे-बैच सत्यापन पूरा किया था। गोएरटेक ऑप्टिक्स ने F50Se भी लॉन्च किया है, जो सिलिकॉन कार्बाइड नक़्क़ाशी तकनीक का उपयोग करने वाला एक पूर्ण-रंग ऑप्टिकल वेवगाइड डिस्प्ले मॉड्यूल है।
सिलिकॉन कार्बाइड दृष्टिकोण का सार प्रदर्शन में पीढ़ीगत छलांग के लिए उच्च सामग्री लागत का व्यापार करना है।
उपभोक्ता बाजार में इसका संक्रमण उस गति पर निर्भर करता है जिस पर बड़े आकार के सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट्स की लागत कम की जा सकती है - 2027-2028 के लिए आशावादी रूप से अनुमानित अवसर की खिड़की।
उद्योग परिदृश्य: कौन किस पर दांव लगा रहा है
2026 के मध्य तक उद्योग परिदृश्य धीरे-धीरे स्पष्ट हो गया है:
ध्यान देने योग्य कई उद्योग संकेत:
विनिर्माण प्रणालियाँ एकाकार होने लगी हैं।
2026 के बाद, उद्योग प्रतिस्पर्धा 'उत्पाद का निर्माण कौन कर सकता है' से 'स्थिर वितरण कौन सुनिश्चित कर सकता है' में स्थानांतरित हो जाएगी। एसआरजी (सरफेस रिलीफ ग्रेटिंग्स) के लिए घरेलू प्रभावी उत्पादन क्षमता लगभग 6-8 मिलियन यूनिट प्रति वर्ष है, फिर भी मांग सालाना 10 मिलियन यूनिट से अधिक है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च गुणवत्ता वाले वेवगाइड के लिए कई मिलियन यूनिट की आपूर्ति अंतर हो जाएगा।
ऑप्टिकल दिग्गजों और सेमीकंडक्टर उपकरण दिग्गजों के बीच सहयोग।
जून 2026 में, एस्सिलोरलक्सोटिका और एप्लाइड मटेरियल्स ने स्मार्ट ग्लास के लिए अगली पीढ़ी के एआर ऑप्टिकल सिस्टम विकसित करने के लिए एक संयुक्त प्रयास की घोषणा की; यह साझेदारी - एक पारंपरिक लेंस निर्माता को सेमीकंडक्टर उपकरण प्रदाता के साथ जोड़ना - एआर ऑप्टिक्स उत्पादन में 'प्रयोगशाला-स्केल प्रक्रियाओं' से 'सेमीकंडक्टर-ग्रेड विनिर्माण' में बदलाव का संकेत देता है।
गोएरटेक ने सनी ओ-लाइ का अधिग्रहण किया।
2026 की शुरुआत में, गोएरटेक ऑप्टिक्स और सनी ऑप्टिकल ने डिजाइन से लेकर विनिर्माण तक की पूर्ण-श्रृंखला क्षमताओं को एकीकृत करते हुए, लगभग 1.9 बिलियन आरएमबी मूल्य का शेयर-स्वैप लेनदेन पूरा किया। उद्योग समेकन में तेजी आ रही है।
अंतिम फैसला: आख़िरी हंसी किसकी होगी
हमारा आकलन है कि अल्पावधि में कोई भी विजेता नहीं होगा, मध्यम अवधि के लिए परिदृश्य पहले से ही आकार ले रहा है।
अल्पावधि (2026-2027): एसआरजी हावी है; वीएचजी ने बड़े पैमाने पर बाजार में बढ़त हासिल की है।
परिपक्व नैनो-छाप और नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं, 86% उपज दर और 18 डॉलर से कम प्रति-यूनिट लागत का लाभ उठाते हुए, एसआरजी अगले 1-2 वर्षों में उपभोक्ता एआर के लिए मुख्यधारा समाधान बना रहेगा।
इंद्रधनुष कलाकृतियों को 'स्वीकार्य' स्तर तक दबाया जाता है, और 25°-50° का दृश्य क्षेत्र (FOV) अधिकांश उपभोक्ता उपयोग के मामलों को कवर करता है।
वीएचजी अपने लागत लाभ के कारण बड़े पैमाने पर बाजार (विशेष रूप से एआर ग्लास के लिए आरएमबी 999 मूल्य स्तर) और ऑटोमोटिव एआर-एचयूडी क्षेत्र में तेजी से प्रवेश कर रहा है।
नीका ऑप्टिक्स की मिलियन-यूनिट-स्केल उत्पादन लाइन का लॉन्च एक महत्वपूर्ण संकेत के रूप में कार्य करता है।
हालाँकि, FOV और पूर्ण-रंग प्रदर्शन क्षमताओं से संबंधित सीमाओं को अल्पावधि में मौलिक रूप से हल करना मुश्किल है।
मेटा जैसे उद्योग के नेताओं द्वारा लॉन्च किए गए उपभोक्ता-ग्रेड उत्पादों से सत्यापन की प्रतीक्षा करते हुए ज्यामितीय वेवगाइड उद्यम (बी-टू-बी) बाजार में अपनी उच्च-अंत स्थिति बनाए रखेंगे।
मध्यम अवधि (2028-2030): सिलिकॉन कार्बाइड परिदृश्य को नया आकार देता है।
यदि बड़े-प्रारूप वाले सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सब्सट्रेट की लागत एक स्वीकार्य स्तर (2-3 साल लगने का अनुमान है) तक गिर जाती है, तो SiC वेवगाइड एक साथ सरफेस रिलीफ ग्रेटिंग्स (SRGs) से जुड़े 'इंद्रधनुष प्रभाव' और ज्यामितीय वेवगाइड के दृश्य क्षेत्र (FOV) की सीमाओं को हल कर देगा, जो उपभोक्ता-ग्रेड AR के लिए 'गेम-चेंजिंग समाधान' के रूप में उभरेगा।
उस समय, प्रतिस्पर्धा का ध्यान 'ग्रेटिंग फैब्रिकेशन प्रक्रियाओं' से 'सामग्री प्लेटफार्मों' पर स्थानांतरित हो जाएगा - जो भी कम लागत, बड़े प्रारूप, ऑप्टिकल-ग्रेड सिलिकॉन कार्बाइड में महारत हासिल करेगा, उसके पास एआर ऑप्टिक्स के भविष्य की कुंजी होगी।
दीर्घकालिक दृष्टिकोण
अंततः, एआर ऑप्टिकल वेवगाइड्स के बीच प्रतिस्पर्धा तीन अलग-अलग मार्गों के बीच शून्य-राशि का खेल नहीं है, बल्कि दो विकासवादी पथों के बीच की दौड़ है:
पथ 1: विनिर्माण परिशुद्धता को अधिकतम करना।
नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं, उच्च-अपवर्तक-सूचकांक सामग्री और कोटिंग प्रौद्योगिकियों के निरंतर पुनरावृत्ति के माध्यम से, एसआरजी और ज्यामितीय वेवगाइड मौजूदा सामग्री प्रणालियों के भीतर भौतिक सीमाओं के करीब पहुंच रहे हैं।
पथ 2: भौतिक क्रांति.
सिलिकॉन कार्बाइड जैसी नई सामग्रियां मौजूदा प्रक्रिया की बाधाओं को दूर करके और प्रदर्शन में एक पीढ़ीगत छलांग को सक्षम करके खेल को मौलिक रूप से बदल रही हैं।
हालाँकि, वीएचजी तीसरा रास्ता अपना सकता है: एक बार जब फोटोसेंसिटिव सामग्री 'असंभव त्रिकोण' को पार कर जाती है, तो वॉल्यूम होलोग्राफी के लागत लाभ इसे उपभोक्ता बाजार के लिए अंतिम समाधान बना सकते हैं। एप्पल द्वारा अकोनिया का अधिग्रहण इसी दिशा में एक रणनीतिक दांव का प्रतिनिधित्व करता है।
तीन दृष्टिकोण अनिवार्य रूप से एक ही प्रश्न को तीन अलग-अलग आयामों से संबोधित करते हैं: प्रदर्शन, लागत और व्यवहार्यता। एसआरजी व्यवहार्यता पर जीतता है, ज्यामितीय वेवगाइड प्रदर्शन में उत्कृष्टता प्राप्त करते हैं, और वीएचजी सबसे बड़ी लागत क्षमता प्रदान करता है, जबकि सिलिकॉन कार्बाइड तीनों मोर्चों पर जीतने का प्रयास करता है।
आख़िरी हंसी किसकी होगी?
यह किसी एक विशिष्ट मार्ग के बारे में नहीं है, बल्कि 'उच्च प्रदर्शन + कम लागत + बड़े पैमाने पर उत्पादन क्षमता' त्रय को एक साथ अनलॉक करने वाला पहला मार्ग होने के बारे में है।
यह दौड़ तो अभी शुरू ही हुई है.
स्रोत: शेंदुझुइगुआंग
