Views: 0 Author: Site Editor ເວລາເຜີຍແຜ່: 2026-08-26 ຕົ້ນກຳເນີດ: ເວັບໄຊ
ໜຶ່ງໃນອຸປະສັກທາງເທັກນິກຫຼັກສຳລັບແວ່ນຕາ AR ບໍ່ແມ່ນພຽງແຕ່ຈໍສະແດງຜົນຈຸລະພາກເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ເປັນວິທີການໃຊ້ຕົວຊີ້ທິດທາງຄື້ນແສງເພື່ອບັນລຸການວາງຊ້ອນຮູບພາບສະເໝືອນຄຸນນະພາບສູງໄປສູ່ໂລກແຫ່ງຄວາມເປັນຈິງພາຍໃນເລນທີ່ມີຄວາມໂປ່ງໃສ.
ແວ່ນທາງ optical ຈະຕ້ອງສົ່ງແສງສະຫວ່າງຈາກປາຍຫນຶ່ງໄປຫາອີກດ້ານຫນຶ່ງພາຍໃນຄວາມຫນາຂອງພຽງແຕ່ສອງສາມມິນລິແມັດ, ໃນຂະນະທີ່ພ້ອມກັນຮັບປະກັນໃຫ້ແສງສະຫວ່າງທີ່ເປັນເອກະພາບແລະການສົ່ງທີ່ຊັດເຈນເຂົ້າໄປໃນຕາຂອງມະນຸດ. ນີ້ບໍ່ແມ່ນພຽງແຕ່ 'ການຂະຫຍາຍໜ້າຈໍ' ແຕ່ເປັນຄວາມສາມາດຂອງວິສະວະກຳ optical ທີ່ຕ້ອງການການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນກ່ຽວກັບການຂະຫຍາຍພັນຂອງແສງ - ຂະບວນການທີ່ສະຫນັບສະຫນູນໂດຍການສໍາຫຼວດຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເຂົ້າໄປໃນວັດສະດຸ, ການແຍກ, polarization, ແລະ algorithms optical ສະລັບສັບຊ້ອນ.
ເປັນຫຍັງແຜ່ນຮາບພຽງທີ່ໂປ່ງໃສສາມັນສາມາດຂົນສົ່ງແສງສະຫວ່າງຈາກສົ້ນຫນຶ່ງໄປຫາອື່ນໆໂດຍບໍ່ມີການຮົ່ວໄຫລອອກ? ຄໍາຕອບແມ່ນຢູ່ໃນຫຼັກການທີ່ພົບເຫັນຢູ່ໃນປື້ມຮຽນຟີຊິກຂອງໂຮງຮຽນມັດທະຍົມ: Total Internal Reflection (TIR).
ໃນເວລາທີ່ແສງສະຫວ່າງເຄື່ອນຍ້າຍຈາກຂະຫນາດກາງທີ່ມີດັດຊະນີ refractive ສູງໄປຫາຫນຶ່ງທີ່ມີດັດຊະນີ refractive ຕ່ໍາແລະມຸມຂອງເຫດການເກີນມຸມທີ່ສໍາຄັນ, ແສງສະຫວ່າງບໍ່ refract ອອກໃນທົ່ວການໂຕ້ຕອບ; ແທນທີ່ຈະ, ມັນຜ່ານການສະທ້ອນພາຍໃນທັງຫມົດແລະຖືກສະທ້ອນກັບຕົວກາງທີ່ມີດັດຊະນີສະທ້ອນສູງ.
AR optical waveguides ໃຊ້ຫຼັກການນີ້: beam ຮູບພາບທີ່ປ່ອຍອອກມາໂດຍ micro-display ແມ່ນ collimated ໂດຍລະບົບການຄາດຄະເນແລະເຂົ້າໄປໃນ waveguide ຜ່ານພາກພື້ນ input coupling ຢູ່ປາຍຫນຶ່ງ; ມັນຂະຫຍາຍພັນພາຍໃນ waveguide ໂດຍຜ່ານການສະທ້ອນພາຍໃນທັງຫມົດແລະສຸດທ້າຍໄດ້ຖືກສະກັດໂດຍຜ່ານໂຄງສ້າງ coupling ຜົນຜະລິດໃນທ້າຍອື່ນໆ, directing ແສງສະຫວ່າງເຂົ້າໄປໃນຕາຂອງຜູ້ໃຊ້. ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງດັດຊະນີສະທ້ອນແສງລະຫວ່າງຊັ້ນຍ່ອຍຂອງ waveguide ແລະອາກາດທີ່ອ້ອມຮອບຈະຈໍາກັດແສງສະຫວ່າງ, ເຮັດໃຫ້ມັນຂະຫຍາຍພັນພາຍໃນແຜ່ນບາງໆຂອງແກ້ວຫຼືຢາງ.
ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການສະທ້ອນພາຍໃນທັງຫມົດ imposes ເປັນຂໍ້ຈໍາກັດທີ່ສໍາຄັນ: ການຂະຫຍາຍພັນແສງສະຫວ່າງພາຍໃນ waveguide ແມ່ນບໍ່ມັກ; ພຽງ ແຕ່ ກອງ ປະ ຊຸມ ສະ ພາບ ແສງ ສະ ເພາະ ເປັນ ລ່ຽມ ສາ ມາດ ຂະ ຫຍາຍ ພັນ ຢ່າງ ຫມັ້ນ ຄົງ. ຖ້າແສງສະຫວ່າງຕົກຢູ່ນອກຂອບເຂດທີ່ສະຫນັບສະຫນູນ, ການຮົ່ວໄຫຼອາດຈະເກີດຂື້ນ. ຂໍ້ຈໍາກັດການຂະຫຍາຍພັນນີ້ມີຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ Field of View (FOV) ຂອງແວ່ນຕາ AR—ນັ້ນແມ່ນ, ຂອບເຂດມຸມກວ້າງທີ່ຮູບພາບ virtual ກວມເອົາພາກສະຫນາມຂອງວິໄສທັດຂອງຜູ້ໃຊ້. ນີ້ແມ່ນຂອບເຂດຈໍາກັດທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ສາມາດອະທິບາຍໄດ້ຊັດເຈນໂດຍສູດ. ໂດຍສົມມຸດວ່າຈຸນລະພາກໂປຣເຈັກເຕີໜ່ວຍດຽວຈະເອົາສາຍແສງເຂົ້າໃສ່ໃນ waveguide—ບ່ອນທີ່ດັດຊະນີການສະທ້ອນແສງຂອງຕົວກາງ waveguide ແມ່ນ n ແລະອາກາດແມ່ນ 1— ຂອບເຂດທີ່ຮອງຮັບສູງສຸດຂອງ micro-projector ໜ່ວຍດຽວຈະຕອບສະໜອງໄດ້ສິ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
ເມື່ອດັດຊະນີສະທ້ອນແສງ (n) ແມ່ນ 1.5, ດ້ານທິດສະດີ (FOV) ແມ່ນປະມານ 30°; ຢູ່ທີ່ n = 1.75, ລະດັບທິດສະດີເພີ່ມຂຶ້ນປະມານ 48 °; ແລະໃນຂະນະທີ່ n ເຂົ້າຫາ 2, ມັນທາງທິດສະດີສາມາດຂະຫຍາຍອອກໄປອີກປະມານ 60°. ນີ້ແມ່ນເຫດຜົນຫຼັກວ່າເປັນຫຍັງ FOV ຂອງແວ່ນຕາ AR ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຍັງຄົງຢູ່ໃນລະດັບ 30°–40° ສໍາລັບປີ: ນອກເຫນືອຈາກຂໍ້ຈໍາກັດສະຖາປັດຕະຍະພາບ optical, ດັດຊະນີການສະທ້ອນຂອງວັດສະດຸແມ່ນປັດໃຈສໍາຄັນທີ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ການຂະຫຍາຍ FOV.
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວນສັງເກດວ່າ FOV ໃນລະບົບ AR ຕົວຈິງບໍ່ໄດ້ຖືກກໍານົດໂດຍດັດຊະນີສະທ້ອນແສງເທົ່ານັ້ນ; ມັນຍັງໄດ້ຮັບອິດທິພົນຈາກການປະສົມປະສານຂອງປັດໃຈ, ລວມທັງຮູຮັບແສງຕົວເລກ (NA) ຂອງຈໍສະແດງຜົນຈຸລະພາກ, ການອອກແບບຂອງເຄື່ອງຈັກ optical, ໂຄງສ້າງຂອງ waveguide, ວິທີການຂະຫຍາຍນັກຮຽນ, ແລະຄວາມສອດຄ່ອງຂອງ optical.
ມຸມເບິ່ງທຳມະຊາດ (FOV) ຂອງຕາຄົນດຽວແມ່ນປະມານ 160° × 130°, ມີການຊ້ອນກັນຕາມແນວນອນຂອງສອງດວງເກີນ 120°. ລະບົບ AR ໃນປະຈຸບັນ, ດ້ວຍ FOVs ໃນລະດັບພຽງແຕ່ສອງສາມສິບອົງສາ, ຍັງຂາດແຄນຕາຂອງມະນຸດຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເຮັດໃຫ້ພື້ນທີ່ສໍາລັບການປັບປຸງການຄຸ້ມຄອງຮູບພາບ virtual. ດັ່ງນັ້ນ, ການຂຸດຄົ້ນວັດສະດຸທີ່ມີດັດຊະນີສະທ້ອນແສງທີ່ສູງຂຶ້ນ, ການເພີ່ມປະສິດທິພາບໂຄງສ້າງຂອງ waveguide, ແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງລະບົບໄດ້ກາຍເປັນທິດທາງທີ່ສໍາຄັນໃນການພັດທະນາ AR optics.
ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ຊິລິໂຄນ carbide (SiC) ໄດ້ກາຍເປັນວັດສະດຸດັດຊະນີສະທ້ອນແສງສູງທີ່ມີຄວາມສົນໃຈໃນດ້ານຂອງ AR optics. ດ້ວຍດັດຊະນີສະທ້ອນແສງເຖິງປະມານ 2.6–2.7, ມັນສະຫນອງຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ແຕກຕ່າງກັບແກ້ວ optical ແບບດັ້ງເດີມແລະວັດສະດຸຢາງ. ໃນທາງທິດສະດີ, ດັດຊະນີການສະທ້ອນແສງທີ່ສູງຂຶ້ນຈະຂະຫຍາຍຂອບເຂດການຂະຫຍາຍພັນຂອງແສງທີ່ສະໜັບສະໜຸນໂດຍ waveguide, ສະໜອງທາງເລືອກວັດສະດຸໃໝ່ສຳລັບການສະແດງ AR ທີ່ມີມຸມເບິ່ງກວ້າງ. ການຄົ້ນຄວ້າ ແລະການກວດສອບຄວາມຖືກຕ້ອງກ່ຽວກັບການແກ້ໄຂ waveguide ໂດຍອີງໃສ່ວັດສະດຸດັດຊະນີການສະທ້ອນແສງສູງແມ່ນມີຄວາມກ້າວໜ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, ຕົວແບບ Meta Orion ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງທ່າແຮງສໍາລັບການບັນລຸທັດສະນະທີ່ກວ້າງຂວາງໂດຍໃຊ້ SiC waveguides, ເນັ້ນໃສ່ຄໍາສັນຍາຂອງວັດສະດຸດັດຊະນີສະທ້ອນແສງສູງໃນຂະແຫນງການສະແດງ AR.
ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ວັດສະດຸດັດຊະນີສະທ້ອນແສງສູງບໍ່ແມ່ນການແກ້ໄຂອັນດຽວຕໍ່ກັບທຸກສິ່ງທ້າທາຍດ້ານ optical. ສໍາລັບ waveguides optical diffractive, ບັນຫາທີ່ຍາວນານແມ່ນການປະກົດຕົວຂອງປອມ rainbow: ເມື່ອແສງແວດລ້ອມລ້ອມຮອບ (ເຊັ່ນ: ແສງແດດ) ໂຈມຕີ grating disfraction ເທິງຫນ້າ waveguide, ແສງສະຫວ່າງຂອງ wavelengths ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ undergoes ແຕກຕ່າງກັນລະດັບຂອງການກະຈາຍ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ fringes ສີ superimposed ໃນພາກສະຫນາມຂອງທັດສະນະ. ວັດສະດຸດັດຊະນີສະທ້ອນແສງສູງສາມາດປ່ຽນແປງລັກສະນະການຂະຫຍາຍພັນຂອງແສງພາຍໃນ waveguide ແລະອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງການອອກແບບໂຄງສ້າງ disfractive, ດັ່ງນັ້ນການຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບຂອງ artifacts rainbow.
ທີມງານຈາກມະຫາວິທະຍາໄລ Westlake ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຜົນການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບ waveguides diffractive ໂດຍອີງໃສ່ວັດສະດຸ SiC, ບັນລຸຄວາມຄືບຫນ້າໃນ miniaturization, ປະສິດທິພາບ optical ສູງ, ແລະການຫຼຸດຜ່ອນການ artifacts rainbow, ດັ່ງນັ້ນເປີດເສັ້ນທາງໃຫມ່ສໍາລັບການພັດທະນາ waveguides ດັດຊະນີ refractive ສູງ.
ນອກຈາກນັ້ນ, SiC ຍັງມີການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງ. ໃນຂະນະທີ່ການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງ SiC ແກ້ວກ້ອນດຽວທີ່ເຫມາະສົມສາມາດບັນລຸໄດ້ປະມານ 490 W / (m·K) - ຕົວເລກທີ່ປົກກະຕິແລ້ວຫຼຸດລົງໃນອຸປະກອນນໍາທາງຄື້ນທີ່ຜະລິດເນື່ອງຈາກປັດໃຈເຊັ່ນ: ຄວາມບົກຜ່ອງຂອງເສັ້ນດ່າງ, ເຕັກນິກການປຸງແຕ່ງແລະໂຄງສ້າງວັດສະດຸ - ມັນຍັງສູງກວ່າແກ້ວແບບທໍາມະດາ. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າ SiC ສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບການຈັດການຄວາມຮ້ອນທີ່ແຕກຕ່າງສໍາລັບລະບົບການສະແດງ AR ຄວາມສະຫວ່າງສູງ, ຊ່ວຍເພີ່ມຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງລະບົບໂດຍລວມ.
ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ດັດຊະນີສະທ້ອນແສງສູງຍັງສະເຫນີສິ່ງທ້າທາຍດ້ານການຜະລິດ. ເນື່ອງຈາກຄວາມແຂງຂອງ SiC ສູງ, ວິທີການເຄື່ອງຈັກແບບດັ້ງເດີມມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການ fabricating nanostructures ສະລັບສັບຊ້ອນ. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ waveguides diffractive ຈໍາເປັນຕ້ອງຂະບວນການເຊັ່ນ: etching ຄວາມແມ່ນຍໍາສູງເພື່ອສ້າງໂຄງສ້າງ nanoscale ເທິງພື້ນຜິວຂອງວັດສະດຸ. ປະຈຸບັນ, SiC waveguides ກໍາລັງຫັນປ່ຽນຈາກການທົດລອງທີ່ຖືກຕ້ອງໄປສູ່ການເປັນອຸດສາຫະກໍາ; ບັນດາບັນຫາກ່ຽວກັບຕົ້ນທຶນ, ປະສິດທິຜົນການປຸງແຕ່ງ, ແລະ ຄວາມສາມາດຜະລິດຂະໜາດໃຫຍ່ຍັງຄົງຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂ.
ເມື່ອແສງສະຫວ່າງເຂົ້າສູ່ waveguide, ສິ່ງທ້າທາຍຕໍ່ໄປແມ່ນເພື່ອໃຫ້ມັນອອກໄດ້ເທົ່າທຽມກັນໃນຂະນະທີ່ກວມເອົາຂອບເຂດຂອງການເຄື່ອນໄຫວຕາຂອງມະນຸດ. ນັກຮຽນອອກຂອງ beam ແສງສະຫວ່າງທີ່ຜະລິດໂດຍຈໍສະແດງຜົນຈຸນລະພາກແມ່ນປົກກະຕິແລ້ວພຽງແຕ່ສອງສາມມີລີແມັດໃນຂະຫນາດ; ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ເນື່ອງຈາກຕາເຄື່ອນຍ້າຍຕາມທຳມະຊາດໃນເວລານຳໃຊ້, ຕ້ອງໄດ້ຂະຫຍາຍນັກຮຽນອອກທີ່ຈຳກັດເພື່ອສ້າງພື້ນທີ່ 'ກ່ອງຕາ' ທີ່ເໝາະສົມສຳລັບການເບິ່ງ. ຂະບວນການນີ້ເອີ້ນວ່າ Exit Pupil Expansion (EPE).
Geometric Optical Waveguides: ການອອກແບບຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງ Arrays ກະຈົກ
ຕົວຊີ້ບອກຄື້ນແສງເລຂາຄະນິດໃຊ້ອະເຣຂອງກະຈົກເຄິ່ງສະທ້ອນແສງທີ່ຝັງໄວ້ເພື່ອແຈກຢາຍພະລັງງານແສງຜ່ານຫຼາຍດ້ານ. ເມື່ອແສງສະຫວ່າງປະເຊີນກັບແຕ່ລະດ້ານທີ່ສະທ້ອນແສງ, ບາງສ່ວນຂອງພະລັງງານຈະຖືກສະທ້ອນອອກຈາກ waveguide ແລະເຂົ້າໄປໃນຕາຂອງຜູ້ໃຊ້, ໃນຂະນະທີ່ສ່ວນທີ່ເຫຼືອຍັງສືບຕໍ່ແຜ່ຂະຫຍາຍພາຍໃນ waveguide. ການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນກ່ຽວກັບອັດຕາສ່ວນການສົ່ງຕໍ່ກັບການສະທ້ອນຂອງພື້ນຜິວເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ການຂະຫຍາຍ beam ຕາມມິຕິດຽວ.
ກ້າວຫນ້າທາງດ້ານຫຼາຍ array waveguides geometric waveguides ປະກອບສອງຊຸດຂອງ beam-splitting arrays ດ້ານ oriented ໃນທິດທາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນເພື່ອບັນລຸການຂະຫຍາຍຕົວແສງສະຫວ່າງໃນທັງສອງຂະຫນາດອອກຕາມລວງນອນແລະຕັ້ງ; ນີ້ຂະຫຍາຍ 'ກ່ອງຕາ' ໃນສອງມິຕິ, ດັ່ງນັ້ນການເພີ່ມຄວາມທົນທານສໍາລັບການຕັ້ງຫູຟັງ. ການອອກແບບ waveguide array 2D ບາງຢ່າງສາມາດບັນລຸຂອບເຂດຂອງມຸມເບິ່ງກວ້າງສິບອົງສາໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມຫນາຢູ່ໃນຂອບເຂດ millimeter ໂດຍຜ່ານການເພີ່ມປະສິດທິພາບໂຄງສ້າງ.
ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ເຄື່ອງນຳທາງຄື້ນເລຂາຄະນິດຈະສະໜອງຄຸນນະພາບການຖ່າຍພາບ ແລະ ປະສິດທິພາບສີທີ່ເໜືອກວ່າ, ພ້ອມກັບຄວາມສ່ຽງຕໍ່າກວ່າຂອງຮູບແຕ້ມຮຸ້ງ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໂຄງສ້າງເຄິ່ງສະທ້ອນ / ເຄິ່ງສົ່ງຕໍ່ຫຼາຍຊັ້ນຂອງພວກເຂົາກໍານົດຄວາມຕ້ອງການທີ່ເຂັ້ມງວດກ່ຽວກັບຄວາມແມ່ນຍໍາຂອງການເຄືອບ, ການສອດຄ່ອງຂອງໂຄງສ້າງ, ແລະຄວາມສອດຄ່ອງຂອງການຜະລິດ; ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມຊັບຊ້ອນຂອງຂະບວນການແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດຍັງຄົງເປັນພື້ນທີ່ສໍາລັບການເພີ່ມປະສິດທິພາບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ.
Diffractive Optical Waveguides ແລະ Gratings ພື້ນຜິວ: ເຕັກໂນໂລຊີການຄວບຄຸມແສງສະຫວ່າງ nanoscale
ຕົວຊີ້ທິດທາງຄື້ນແສງແບບ Diffractive ໃຊ້ວິທີການທີ່ແຕກຕ່າງກັນຢ່າງສິ້ນເຊີງ: ແທນທີ່ຈະຝັງຕົວສະທ້ອນແສງພາຍໃນ waveguide, ໂຄງສ້າງໄລຍະ nanoscale - ໂດຍສະເພາະ, gratings ບັນເທົາພື້ນຜິວ (SRGs) - ແມ່ນ fabricated ເທິງຫນ້າ waveguide ຫຼືພາຍໃນໂຄງສ້າງຂອງມັນ. SRGs ແມ່ນຖືກສ້າງຂື້ນໂດຍປົກກະຕິໂດຍໃຊ້ຂະບວນການເຊັ່ນ: lithography electron-beam, lithography nanoimprint, ຫຼື ion-beam etching ເພື່ອສ້າງຮູບແບບ grating ທາງດ້ານຮ່າງກາຍຢູ່ໃນຫນ້າ waveguide, ມີລັກສະນະຂະຫນາດຕັ້ງແຕ່ສິບຫາຫຼາຍຮ້ອຍ nanometers.
ຫຼັກການປະຕິບັດການຫຼັກຂອງ SRG ສາມາດອະທິບາຍໄດ້ໂດຍສົມຜົນ grating:
ຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນ schematic ຂອງໂຄງສ້າງຂອງ grating slanted ປົກກະຕິໃນຊອບແວ OAS; ໂດຍການອອກແບບໄລຍະເວລາ grating, ວົງຈອນຫນ້າທີ່, ຄວາມເລິກ, ແລະມຸມ slant, ປະສິດທິພາບ diffraction ສໍາລັບ wavelengths ທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະຄໍາສັ່ງ diffraction ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ຊັດເຈນ.
ໃນ AR waveguides, SRG ໂດຍປົກກະຕິປະກອບດ້ວຍສາມພາກພື້ນທີ່ມີປະໂຫຍດຕົ້ນຕໍ:
· In-coupling grating: ຮັບຜິດຊອບສໍາລັບການ coupling beam ແສງ collimated ປ່ອຍໂດຍເຄື່ອງຈັກ micro-projection ເຂົ້າໄປໃນ waveguide ໄດ້, ຮັບປະກັນວ່າມັນຕອບສະຫນອງເງື່ອນໄຂສໍາລັບການຂະຫຍາຍພັນການສະທ້ອນພາຍໃນທັງຫມົດ.
· ການຫັນເປັນຕາຫນ່າງ (ການຂະຫຍາຍ grating): ປ່ຽນທິດທາງຂອງການຂະຫຍາຍພັນຂອງແສງ - ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ redirecting ຢຽດຕາມລວງນອນ propagating ແສງສະຫວ່າງເປັນທິດທາງຕັ້ງ - ເພື່ອບັນລຸການຂະຫຍາຍຕົວຂອງນັກຮຽນຫນຶ່ງມິຕິລະດັບ.
· Out-coupling grating: Uniformly extracts light from the waveguide and directs ມັນເຂົ້າໄປໃນຕາຂອງຜູ້ໃຊ້ເພື່ອຜະລິດຈໍສະແດງຜົນ.
ສະຖາປັດຕະຍະກຳ '3-grating' ນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ທິດທາງຄື້ນທີ່ແຕກແຍກເພື່ອບັນລຸການຂະຫຍາຍນັກຮຽນທາງອອກສອງມິຕິດ້ວຍໂຄງສ້າງທີ່ຂ້ອນຂ້າງລຽບງ່າຍ ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຮູບຊົງແສງບາງໆ, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນທິດທາງເທັກໂນໂລຍີຫຼັກສຳລັບແວ່ນຕາ AR ລະດັບຜູ້ບໍລິໂພກ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບ waveguides geometric, waveguides diffractive ສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບເຊັ່ນ: ປັດໄຈຮູບແບບທີ່ມີນ້ໍາຫນັກເບົາ, ບາງໆແລະຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງການອອກແບບຫຼາຍກວ່າເກົ່າ; ການອອກແບບບາງຢ່າງສາມາດບັນລຸຄວາມຫນາໃນລະດັບ millimeter ຫຼືແມ້ກະທັ້ງຍ່ອຍ millimeter.
ເຄື່ອງມືການອອກແບບ ແລະເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງ SRG: ເນື່ອງຈາກວ່າຂະຫນາດຂອງໂຄງສ້າງຂອງ grating ແມ່ນທຽບກັບຄວາມຍາວຂອງແສງ, ວິທີການ optics geometric ແບບດັ້ງເດີມບໍ່ສາມາດອະທິບາຍເຖິງພຶດຕິກໍາ optical ຂອງເຂົາເຈົ້າຢ່າງຖືກຕ້ອງ; ດັ່ງນັ້ນ, ວິທີການຈໍາລອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າເຊັ່ນ: Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA) ແມ່ນຕ້ອງການ. RCWA ດໍາເນີນການໂດຍການແບ່ງເຂດ grating ເຂົ້າໄປໃນຊັ້ນບາງໆຫຼາຍແລະນໍາໃຊ້ການຂະຫຍາຍ Fourier ເພື່ອອະທິບາຍການແຜ່ກະຈາຍຂອງພາກສະຫນາມໄຟຟ້າ; ຫຼັງຈາກນັ້ນມັນແກ້ໄຂສົມຜົນ Maxwell ເພື່ອຄິດໄລ່ປະສິດທິພາບແລະການຕອບໂຕ້ polarization ຂອງຄໍາສັ່ງ diffraction ຕ່າງໆ.
ໂດຍການລວມເອົາສູດການຄິດໄລ່ເຊັ່ນ: Particle Swarm Optimization (PSO), ວິສະວະກອນສາມາດກໍານົດການອອກແບບທີ່ເຫນືອກວ່າພາຍໃນຂອບເຂດພາລາມິເຕີທີ່ກໍານົດໂດຍຕົວແປເຊັ່ນໄລຍະເວລາ grating, ຄວາມເລິກ, ວົງຈອນຫນ້າທີ່, ແລະມຸມ slant. ຍົກຕົວຢ່າງ, ໃນກໍລະນີຂອງແສງ S-polarized ຢູ່ທີ່ຄວາມຍາວຄື່ນ 550 nm, ການເພີ່ມປະສິດທິພາບພາລາມິເຕີສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບການກະຈາຍຈາກປະມານ 56% ເປັນຫຼາຍກວ່າ 94.7%.
ຂໍ້ດີຫຼັກຂອງ SRG:
•ໂຄງສ້າງງ່າຍດາຍທີ່ສຸດທີ່ມີຄວາມຫນາຕ່ໍາກວ່າ 0.5 ມມ;
•ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນໃນການອອກແບບສູງ, ອະນຸຍາດໃຫ້ຄວບຄຸມມຸມ beam, ຄວາມສອດຄ່ອງ, ແລະ polarization ຜ່ານ grating morphology;
• ເໝາະສຳລັບການຜະລິດຂະໜາດນ້ອຍດ້ວຍເທັກໂນໂລຢີ nano-imprint (ເຊັ່ນ: ສຳລັບແວ່ນຕາ AR ລະດັບຜູ້ບໍລິໂພກ).
ສິ່ງທ້າທາຍທີ່ເກີດຈາກ SRGs:
• ວັດຖຸບູຮານຂອງສາຍຮຸ້ງ: ການກະຈາຍເກີດຂຶ້ນເມື່ອແສງແວດລ້ອມອ້ອມຂ້າງ (ເຊັ່ນ: ແສງແດດ) ຕົກໃສ່ພື້ນຜິວ, ສ້າງຂອບສີ. substrates ດັດຊະນີ refractive ສູງ (ຕົວຢ່າງ, SiC) ສາມາດສະກັດກັ້ນຜົນກະທົບນີ້.
• ການກະແຈກກະຈາຍ: ການກະຈາຍເກີດຂຶ້ນເມື່ອແສງແວດລ້ອມອ້ອມຂ້າງ (ເຊັ່ນ: ແສງແດດ) ກະທົບໃສ່ພື້ນຜິວ, ເຮັດໃຫ້ມີຂອບສີ. substrates ດັດຊະນີ refractive ສູງ (ຕົວຢ່າງ, SiC) ສາມາດສະກັດກັ້ນຜົນກະທົບນີ້.
• ປະສິດທິພາບ optical ຕ່ໍາ: ປະສິດທິພາບການກະຈາຍຜ່ານດຽວໂດຍປົກກະຕິແມ່ນ 10%–30%; ປະສິດທິພາບໂດຍລວມຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການປັບປຸງໂດຍຜ່ານການເພີ່ມປະສິດທິພາບໂປຣໄຟລ໌ grating ຫຼືການອອກແບບ cascaded.
• ຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງຂົ້ວໂລກ: SRGs ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຕອບສະຫນອງທີ່ແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ລັດ polarization ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ນໍາໃຊ້ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຂົ້ວຫຼືອຸປະກອນການປ່ຽນ polarization.
ດັ່ງນັ້ນ, ການພັດທະນາຂອງທິດທາງຄື້ນ optical diffractive ບໍ່ພຽງແຕ່ສຸມໃສ່ການບັນລຸໂຄງສ້າງທີ່ບາງກວ່າ, ແຕ່ການດຶງດູດຄວາມສົມດູນທີ່ດີຂຶ້ນລະຫວ່າງປະສິດທິພາບ optical, ຄວາມເປັນເອກະພາບ, ພາກສະຫນາມຂອງທັດສະນະ (FOV), ແລະການປັບຕົວຂອງສິ່ງແວດລ້ອມ.
ທິດທາງຄື້ນ optical diffractive ໄດ້ປະເຊີນກັບຄວາມຂັດແຍ້ງພື້ນຖານມາດົນນານ: ການເພີ່ມຄວາມສະຫວ່າງຂອງຈໍສະແດງຜົນຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການເພີ່ມປະສິດທິພາບການເຊື່ອມ grating; ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ປະສິດທິພາບທີ່ສູງຂຶ້ນສາມາດນໍາໄປສູ່ການແຜ່ກະຈາຍຂອງແມ່ກາຝາກແລະການຮົ່ວໄຫຼຂອງພະລັງງານທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ - ໂດຍສະເພາະກັບມຸມເບິ່ງທີ່ກວ້າງຂວາງ - ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງການສະແດງຜົນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ການຈັດລໍາດັບຄວາມສໍາຄັນຂອງຄວາມເປັນເອກະພາບໃນລະດັບທີ່ຫຼາຍເກີນໄປອາດຈະມາຈາກຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງປະສິດທິພາບ optical ໂດຍລວມ. ຂໍ້ຂັດແຍ່ງລະຫວ່າງປະສິດທິພາບແລະຄວາມເປັນເອກະພາບນີ້ແມ່ນມາຈາກການຕອບສະຫນອງຕົວຕັ້ງຕົວຕີຂອງ gratings ທໍາມະດາກັບລັດ polarization ແລະເສັ້ນທາງການຂະຫຍາຍພັນ.
ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, gratings holographic ປະລິມານ polarization (PVGs) ໄດ້ສະເຫນີເສັ້ນທາງໃຫມ່ສໍາລັບການເພີ່ມປະສິດທິພາບ. ບໍ່ເຫມືອນກັບ gratings ດ້ານການບັນເທົາທຸກ, PVGs ນໍາໃຊ້ໂຄງສ້າງດັດຊະນີ refractive ເປັນໄລຍະເວລາສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນພາຍໃນວັດສະດຸໂດຍຜ່ານການແຊກແຊງ holographic ເພື່ອ modulate ການຂະຫຍາຍພັນຂອງແສງສະຫວ່າງ. ການຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ, ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂສະເພາະ, PVGs ສາມາດໃຊ້ກົນໄກການປ່ຽນ polarization ເພື່ອເພີ່ມປະສິດຕິພາບການຂະຫຍາຍພັນຂອງແສງສະຫວ່າງແລະຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍພະລັງງານທີ່ເກີດຈາກຜົນກະທົບຂອງການແຜ່ກະຈາຍຂອງແມ່ກາຝາກບາງຢ່າງ. ໃນບັນດາສິ່ງເຫຼົ່ານີ້, ກົນໄກການປ່ຽນ polarization ຜິດປົກກະຕິ (APC) ໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.
ໂດຍການເຄື່ອນໄຫວ modulating ລັດ polarization ຂອງແສງເພື່ອຊີ້ນໍາພະລັງງານ optical ຫຼາຍຕາມເສັ້ນທາງເປົ້າຫມາຍ, ກົນໄກນີ້ຖືທ່າແຮງທີ່ຈະເສີມຂະຫຍາຍການ coupling ປະສິດທິພາບແລະຄວາມສະຫວ່າງເປັນເອກະພາບ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ເຕັກໂນໂລຢີເຊັ່ນ PVG ແລະ APC ຍັງຄົງຢູ່ພາຍໃຕ້ການຄົ້ນຄວ້າຢ່າງຫ້າວຫັນ; ການນໍາໃຊ້ພາກປະຕິບັດຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງເຂົາເຈົ້າຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຢັ້ງຢືນເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບລະບົບອຸປະກອນການ, ຂະບວນການຜະລິດ, ແລະປະສິດທິຜົນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ.
ຕົວຊີ້ທິດທາງຄື້ນແສງເຮັດໜ້າທີ່ເປັນ 'ທໍ່ສົ່ງ,' ໃນຂະນະທີ່ເຄື່ອງຈັກແສງຢູ່ດ້ານໜ້າ-ຈໍສະແດງຜົນຂະໜາດນ້ອຍ-ກຳນົດຄວາມສະຫວ່າງ, ກົງກັນຂ້າມ ແລະສີ. ປະຈຸບັນ, ເສັ້ນທາງເທັກໂນໂລຍີຈໍສະແດງຜົນຈຸນລະພາກຂັ້ນຕົ້ນທີ່ກຳລັງຖືກສຳຫຼວດໃນຂົງເຂດຂອງຈໍສະແດງຜົນໃກ້ຕາ AR ລວມມີ Micro-OLED, LCoS/DLP, ແລະ Micro LED.
Micro-OLED: ໂຊລູຊັ່ນຈໍສະແດງຜົນໃກ້ກັບຕາຂ້ອນຂ້າງໃຫຍ່
ມັນສະຫນອງຄວາມກົງກັນຂ້າມທີ່ສູງທີ່ສຸດ (ໃນລະດັບລ້ານຕໍ່ຫນຶ່ງ) ແລະລະດັບສູງສຸດຂອງການໃຫຍ່ເຕັມທີ່. ຄວາມສະຫວ່າງປົກກະຕິຢູ່ຕາຢູ່ລະຫວ່າງ 1,000 ຫາ 1,250 nits, ສະຫນອງການອ່ານພື້ນຖານໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ສົດໃສປານກາງ, ເຖິງແມ່ນວ່າການປະຕິບັດຍັງບໍ່ພຽງພໍໃນແສງສະຫວ່າງກາງແຈ້ງທີ່ເຂັ້ມແຂງ. ໃນຂະນະທີ່ບາງຕົວຢ່າງສາມາດບັນລຸລະດັບຄວາມສະຫວ່າງສູງສຸດຂອງຫຼາຍສິບພັນ nits, ການບໍລິໂພກພະລັງງານແລະຊີວິດແມ່ນປັດໃຈຈໍາກັດ.
LCoS/DLP: ວິທີການທີ່ມີຄວາມສະຫວ່າງສູງ, ແຕ່ມີສິ່ງທ້າທາຍກ່ຽວກັບການເຮັດໃຫ້ນ້ອຍລົງ.
ສາມາດບັນລຸລະດັບຄວາມສະຫວ່າງຂອງຫຼາຍສິບພັນ nits, ລະບົບເຫຼົ່ານີ້ມີເຄື່ອງຈັກ optical bulky (4-6 cc) ແລະຄວາມຕ້ອງການການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນສູງ, ເຮັດໃຫ້ມັນຍາກທີ່ຈະບັນລຸປັດໄຈຮູບແບບທີ່ມີນ້ໍາຫນັກເບົາບາງໆ.
Micro LED: ຜູ້ສະຫມັກທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການສະແດງ AR ໃນອະນາຄົດ
ດ້ວຍຄວາມສະຫວ່າງທາງທິດສະດີເກີນ 100,000 nits, ປະລິມານຫນ້ອຍກວ່າ 0.5 cc, ແລະອາຍຸການເກີນ 100,000 ຊົ່ວໂມງ, ຄຽງຄູ່ກັບຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ທີ່ເຫນືອກວ່າກັບ SiC waveguides - ມັນຖືວ່າເປັນການແກ້ໄຂທີ່ສຸດ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຜົນຜະລິດຂອງການໂອນມະຫາຊົນສໍາລັບການສະແດງສີເຕັມຮູບແບບຍັງຄົງເປັນຂວດດ້ານວິສະວະກໍາຕົ້ນຕໍ, ແລະຄວາມສາມາດໃນປະຈຸບັນຍັງບໍ່ທັນຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການຜະລິດມະຫາຊົນໃນລະດັບຜູ້ບໍລິໂພກ.
ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ການຄ້າລະຫວ່າງພາກສະຫນາມຂອງມຸມເບິ່ງ (FOV), ກ່ອງຕາ, ຄວາມຫນາຂອງ waveguide, ປະສິດທິພາບການເຊື່ອມ, ແລະການບໍລິໂພກພະລັງງານເຮັດໃຫ້ການອອກແບບ optical AR ຄ້າຍຄືກັບການແກ້ໄຂບັນຫາການເພີ່ມປະສິດທິພາບພາຍໃນຊ່ອງພາລາມິເຕີມິຕິລະດັບສູງ. ນີ້ອະທິບາຍວ່າເປັນຫຍັງແວ່ນຕາ AR ທີ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງຜູ້ບໍລິໂພກຢ່າງແທ້ຈິງຍັງບໍ່ທັນເຫັນການຮັບຮອງເອົາຢ່າງກວ້າງຂວາງ: ສິ່ງທ້າທາຍບໍ່ໄດ້ຢູ່ໃນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງເຕັກໂນໂລຢີດຽວ, ແຕ່ໃນການບັນລຸລະດັບຄວາມສົມດຸນທີ່ສົມບູນແບບໃນທົ່ວລະບົບທັງຫມົດ.
ເຕັກໂນໂລຊີທິດທາງຄື້ນແສງ AR ປະຈຸບັນພວມມີການວິວັດທະນາການຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ວັດສະດຸດັດຊະນີສະທ້ອນແສງສູງສະເຫນີວິທີການໃຫມ່ສໍາລັບການຂະຫຍາຍພາກສະຫນາມຂອງການເບິ່ງແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບ optical; ອີກດ້ານ ໜຶ່ງ, ເຕັກໂນໂລຢີເຊັ່ນ PVG ແລະການຄວບຄຸມຂົ້ວໂລກແມ່ນການແກ້ໄຂບັນຫາການຄ້າລະຫວ່າງປະສິດທິພາບ optical ແລະຄວາມເປັນເອກະພາບໃນ waveguides diffractive. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ການພັດທະນາຂອງເຕັກໂນໂລຊີຈໍສະແດງຜົນຈຸລະພາກທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນເຊັ່ນ MicroLED ຈະຊຸກຍູ້ການວິວັດທະນາການຂອງລະບົບ AR ໄປສູ່ຄວາມສະຫວ່າງທີ່ສູງຂຶ້ນ ແລະປັດໄຈຮູບແບບທີ່ຫນາແຫນ້ນກວ່າ.
ສະຖານະການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ແຕກຕ່າງກັນກໍານົດຄວາມຕ້ອງການທີ່ແຕກຕ່າງກັນກ່ຽວກັບພາກສະຫນາມຂອງການເບິ່ງ, ນ້ໍາ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ຊີວິດຫມໍ້ໄຟ, ແລະຄຸນນະພາບການສະແດງຜົນ; ດັ່ງນັ້ນ, ຕະຫຼາດແວ່ນຕາ AR ໃນອະນາຄົດມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເຫັນການຢູ່ຮ່ວມກັນຂອງການແກ້ໄຂດ້ານວິຊາການຫຼາຍດ້ານ.
ຈາກການສະທ້ອນພາຍໃນທັງຫມົດໄປສູ່ວັດສະດຸດັດຊະນີສະທ້ອນແສງສູງ, ແລະຈາກໂຄງສ້າງການສະທ້ອນທາງເລຂາຄະນິດແລະ gratings diffractive ກັບເຕັກໂນໂລຊີ holographic ປະລິມານ polarization, evolution ຂອງ waveguides optical ເປັນສິ່ງຈໍາເປັນ quest ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເພື່ອຄວບຄຸມການຂະຫຍາຍພັນຂອງແສງທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາຫຼາຍກວ່າເກົ່າ. ຄວາມກ້າວຫນ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຢີແຕ່ລະຄົນສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມກ້າວຫນ້າໃນຂອບເຂດຂອງຄຸນສົມບັດວັດສະດຸ, ການອອກແບບ optical, ແລະຂະບວນການຜະລິດ.
ໃນອະນາຄົດ, ຍ້ອນວ່າລະບົບ optical, ເຕັກໂນໂລຢີຈໍສະແດງຜົນຈຸລະພາກ, ແລະພະລັງງານຄອມພິວເຕີ້ປະສົມປະສານກັນ, ແວ່ນຕາ AR ຄາດວ່າຈະກ້າວເຂົ້າໃກ້ເປົ້າຫມາຍຂອງການເປັນທໍາມະຊາດຫຼາຍ, ນ້ໍາຫນັກເບົາ, ແລະເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ຕະຫຼອດມື້. ທິດທາງຄື້ນແສງຈະຍັງຄົງເປັນເທັກໂນໂລຍີຫຼັກທີ່ສຳຄັນໃນການກຳນົດປະສົບການການສະແດງຂອງແວ່ນຕາ AR.
ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: ລວບລວມໂດຍ Wuhan Eryuan Technology ແລະ Aibang Zhizao