Optical Waveguides- Photonic Chips မှ AR Glasses သို့ 'အလင်းလမ်းကြောင်း'

AR မျက်မှန်များတွင်၊ optical waveguide သည် display experience ကိုဆုံးဖြတ်ပေးသည့် core optical အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် optical engine မှထုတ်ပေးသောပုံအား မှန်ဘီလူးထဲသို့ လမ်းကြောင်းပြောင်းပြီး အသုံးပြုသူအား လက်တွေ့ကမ္ဘာနှင့် virtual information နှစ်ခုလုံးကို တစ်ပြိုင်နက်ကြည့်ရှုနိုင်စေရန် မှန်ဘီလူးပွင့်လင်းမြင်သာမှုကို ထိန်းသိမ်းထားစဉ်တွင် ၎င်းသည် အသုံးပြုသူ၏မျက်လုံးဆီသို့ တိကျသောဖွဲ့စည်းပုံမှတစ်ဆင့် ၎င်းကို လမ်းညွှန်ပေးသည်။

Optical waveguides များသည် AR ထွန်းကားလာသည်နှင့်အမျှ အစပြုလာခြင်းမရှိပေ။ ဓာတ်ပုံနစ်ချစ်ပ်များနှင့် အလင်းပြန်ဆက်သွယ်ရေးများကဲ့သို့သော နယ်ပယ်များတွင်၊ မော်ဂျူလာကိရိယာများ၊ ထောက်လှမ်းကိရိယာများနှင့် အလင်းတန်းခွဲကိရိယာများကဲ့သို့သော ကိရိယာများသည် အလင်းလှိုင်းလမ်းညွှန်များကို ထုတ်လွှင့်ရန် လှိုင်းလမ်းညွှန်များကို အားကိုးကြသည်။ သတ္တု အပြန်အလှန်ချိတ်ဆက်မှုများသည် လျှပ်စစ်အချက်ပြမှုများအတွက် လမ်းကြောင်းများအဖြစ် လုပ်ဆောင်ပါက၊ optical waveguides သည် optical signals များအတွက် လမ်းကြောင်းများအဖြစ် လုပ်ဆောင်သည်—ထိုထူးခြားချက်မှာ အလင်းသည် ၎င်း၏ပြန့်ပွားမှုလမ်းကြောင်းကို ဟန့်တားရန်အတွက် အလင်းယိုင်မှုညွှန်းကိန်းကွဲပြားမှုနှင့် ဂျီဩမေတြီနယ်နိမိတ်များပေါ်တွင် မူတည်ပါသည်။

၎င်းတို့သည် ဂျီဩမေတြီ၊ မျက်နှာပြင်ရုပ်ကြွဆန်ခါများ သို့မဟုတ် အသံအတိုးအကျယ် လှိုင်းလမ်းညွှန်များဖြစ်ပါစေ၊ AR မျက်မှန်တွင် အသုံးပြုထားသော အလင်းလှိုင်းလမ်းညွှန်များ၏ ရည်ရွယ်ချက်မှာ ဒီဇိုင်းပုံစံလမ်းကြောင်းတစ်လျှောက် လူသားမျက်လုံးထဲသို့ အလင်းကို တိုက်ရိုက်ရောက်ရှိစေရန်ဖြစ်သည်။

လှိုင်းလမ်းညွှန်၏ အနှစ်သာရ- အလင်းအတွက် ထိန်းချုပ်နိုင်သော လမ်းကြောင်းကို ဒီဇိုင်းဆွဲခြင်း။

optical waveguide ၏ အဓိကလုပ်ဆောင်ချက်မှာ အလင်းပြန့်ပွားမှုကို သီးခြားဒေသတစ်ခုသို့ ကန့်သတ်ရန်ဖြစ်သည်။

ဓာတ်ပုံနစ်ချစ်ပ်များတွင်၊ လှိုင်းလမ်းညွှန်များကို ဆီလီကွန်၊ ဆီလီကွန်နိုက်ထရိတ်၊ InP သို့မဟုတ် လီသီယမ် နီအိုဘိတ်ကဲ့သို့သော ပစ္စည်းများမှ ပြုလုပ်နိုင်သည်။ AR မျက်မှန်များတွင်၊ optical waveguides များကို ပုံမှန်အားဖြင့် high-refractive-index glass သို့မဟုတ် resin ဖြင့်ဖွဲ့စည်းထားသော်လည်း၊ မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်းတွင် silicon carbide (SiC) သည် diffractive optical waveguides များအတွက် gratings သို့မဟုတ် reflective structures များကိုအသုံးပြု၍ light in-coupling နှင့် out-coupling အတွက် substrate material အဖြစ် စတင်အသုံးပြုလာခဲ့သည်။

waveguide သည် optical path ကိုသာမက light field distribution ကိုပါ ထိန်းချုပ်သည်—အလင်းပြန့်ပွားသည့်နေရာ၊ ၎င်းကို လမ်းကြောင်းပြန်ညွှန်ပုံနှင့် ခွဲခြမ်းပုံနှင့် လူ့မျက်လုံးထဲသို့ နောက်ဆုံးမည်သို့ ဝင်ရောက်ပုံကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။

ကောင်းမွန်သော waveguide သည် အမြောက်အများထုတ်လုပ်ရန်အတွက် သင့်လျော်ပြီး အမြောက်အများထုတ်လုပ်ရန်အတွက်လည်း သင့်လျော်ပြီး မြင့်မားသော coupling efficiency နှင့် ကောင်းမွန်သော တူညီမှုတို့ကို တစ်ပြိုင်နက်ရရှိရမည်ဖြစ်သည်။

Waveguides သည် အလင်းကို ကန့်သတ်ထားပုံ- စုစုပေါင်း အတွင်းပိုင်း ရောင်ပြန်ဟပ်မှုနှင့် မုဒ်များ

Optical waveguides များသည် အတွင်းပိုင်း ရောင်ပြန်ဟပ်မှုဖြင့် အလင်းပြန့်ပွားမှုကို ကန့်သတ်ထားသည်။

အလင်းသည် အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းမြင့်သည့်အရာမှ အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းနိမ့်သည့်အရာတစ်ခုဆီသို့ ရွေ့လျားသွားပြီး ဖြစ်ပွားသည့်ထောင့်သည် အရေးကြီးသောထောင့်ကိုကျော်လွန်သောအခါ၊ အလင်းသည် အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းမြင့်သည့်ပစ္စည်းသို့ လုံးဝပြန်ပြောင်းသွားပါသည်။ ဤဖြစ်စဉ်သည် waveguides ၏အခြေခံဖြစ်သည်။

ပိုကြီးသော အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်း ဆန့်ကျင်ဘက်သည် ပိုမိုအားကောင်းသော optical field confinement ကိုဖြစ်ပေါ်စေပြီး သေးငယ်သော waveguides များကို ရရှိစေပါသည်။ သို့သော်၊ အလွန်အမင်း ပြင်းထန်စွာ ချုပ်နှောင်ထားခြင်းကြောင့် လှိုင်းလမ်းညွှန်သည် တီထွင်ဖန်တီးမှု ချို့ယွင်းချက်များကို ပိုမိုထိလွယ်ရှလွယ် ဖြစ်စေပြီး ကွဲလွင့်ဆုံးရှုံးမှုများ တိုးပွားစေသည်။

အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းသည် AR မျက်မှန်အတွက် မြင်ကွင်းနယ်ပယ် (FOV) ၏ အပေါ်ပိုင်းကန့်သတ်ချက်ကို တိုက်ရိုက်ဆုံးဖြတ်ကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။ လှိုင်းလမ်းညွှန်ပစ္စည်း၏ အလင်းယိုင်မှုညွှန်းကိန်းကို တိုးမြှင့်ခြင်းသည် ပံ့ပိုးထားသော အလင်းပြန့်ပွားသည့်ထောင့်အကွာအဝေးကို ချဲ့ထွင်စေပြီး ကျယ်ပြန့်သောအမြင်ဖြင့် ဒီဇိုင်းများအတွက် အလားအလာကို ဖန်တီးပေးသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ high-refractive-index ပစ္စည်းများသည် ကြီးမားသော FOV ဖြင့် waveguide စနစ်များရရှိရန် ယေဘုယျအားဖြင့် ပို၍ အထောက်အကူဖြစ်စေပါသည်။ ၎င်းသည် ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC၊ ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် အလင်းယပ်အညွှန်းကိန်း 2.6) သည် သိသိသာသာ အာရုံစိုက်လာရသည့် အကြောင်းရင်းဖြစ်သည်။

အလင်းသည် လှိုင်းလမ်းညွှန်တစ်ခုအတွင်း နိုင်ထက်စီးနင်း ပျံ့နှံ့ခြင်းမရှိပါ။ ရိုးရိုးရှင်းရှင်းပြောရလျှင် waveguide သို့ဝင်ရောက်လာသောအလင်းတန်းတိုင်းသည် တည်ငြိမ်စွာပြန့်ပွားနိုင်သည်မဟုတ်ပါ။ သတ်မှတ်ထားသော နယ်နိမိတ်အခြေအနေများကို ကျေနပ်စေသော လျှပ်စစ်သံလိုက်စက်ကွင်းများ ဖြန့်ကျက်မှုသာလျှင် ဝေးကွာသောအကွာအဝေးတွင် သွားလာနိုင်သည်။ ဤတည်ငြိမ်သောအခြေအနေများကို 'မုဒ်များ' ဟုလူသိများသော ကွဲပြားသော ပြန့်ပွားမှုမုဒ်များသည် ကွဲပြားသောလျှပ်စစ်စက်ကွင်းဖြန့်ကျက်မှုများနှင့် ပြန့်ပွားမှုအဆက်မပြတ်များရှိသည်။ မုဒ်များစွာကြားတွင် crosstalk သို့မဟုတ် တူညီမှုပြဿနာများ ဖြစ်ပေါ်လာနိုင်သောကြောင့် မုဒ်ထိန်းချုပ်မှုသည် AR waveguide ဒီဇိုင်းအတွက် အရေးကြီးသောအချက်ဖြစ်သည်။

AR ဖန်သားပြင်များတွင်၊ မုဒ်ထိန်းချုပ်မှုသည် တောက်ပမှုတူညီမှုနှင့် အရောင်စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်သည်။

လှိုင်းလမ်းညွှန်တစ်ခုတွင် optical losses သည် မည်သည့်နေရာတွင် ဖြစ်ပွားသနည်း။

စစ်မှန်သောလှိုင်းလမ်းညွှန်များသည် အမျိုးအစားလေးမျိုးဖြင့် အဓိကအားဖြင့် ဆုံးရှုံးမှုများကို မလွဲမသွေပြသနိုင်သည်-

1. ပစ္စည်း စုပ်ယူမှု- ပစ္စည်း၏ မွေးရာပါ စုပ်ယူမှု လက္ခဏာများနှင့် အညစ်အကြေးများကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော အလင်းစွမ်းအင် ဆုံးရှုံးမှု။

2. ဖြန့်ကျက်ဆုံးရှုံးမှု- ထုတ်လုပ်ရေးလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း ဘေးနံရံကြမ်းတမ်းမှုနှင့် အတိုင်းအတာသွေဖည်မှုများကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော အလင်းလွင့်မှု။ Micro- နှင့် nano-fabrication parameters များ- AR waveguides ရှိ ဆန်ခါချိန်၊ etching depth နှင့် sidewall ကြမ်းတမ်းမှုကဲ့သို့သော- diffraction efficiency၊ uniformity နှင့် color performance တို့ကို တိုက်ရိုက်ထိခိုက်စေပါသည်။

3. ကွေးညွှတ်ခြင်း- ကွေးညွတ်အချင်းဝက် သေးငယ်လွန်းသောအခါ၊ အလင်းအချို့သည် အပြင်သို့ ဖြာထွက်သည်။

4. အချိတ်အဆက်များ ဆုံးရှုံးမှု- အလင်းသည် ဖွဲ့စည်းပုံတစ်ခုမှ အခြားတစ်ခုသို့ ကူးပြောင်းသည့်အခါ မုဒ်အရွယ်အစား၊ ထောင့် သို့မဟုတ် ပိုလာဇေးရှင်းအခြေအနေတွင် မကိုက်ညီမှုကြောင့် ဆုံးရှုံးမှုများ ဖြစ်ပေါ်သည် (ဥပမာ၊ အလင်းယန္တရားမှ လှိုင်းဂိုက်၊ သို့မဟုတ် လှိုင်းဂိုက်မှ အချိတ်အဆက်ရှိသော ဖွဲ့စည်းပုံ)။

AR မျက်မှန်များ၏ optical efficiency ကိုတိုးတက်စေခြင်း၏သော့ချက်တစ်ခုမှာ optical လမ်းကြောင်းတစ်ခုလုံးတွင် ဆုံးရှုံးမှုကို အနည်းဆုံးဖြစ်စေသည်- အလင်းအင်ဂျင်မှ incoupling၊ propagation နှင့် outcoupling မှတဆင့် လူ့မျက်လုံးအထိဖြစ်သည်။

လှိုင်းလမ်းညွှန်၏ အဝင်အထွက် အလင်းဝင်ခြင်းနှင့် ထွက်ပေါက်ကို လွယ်ကူချောမွေ့စေခြင်း- incoupling နှင့် outcoupling

AR optical waveguides တွင် light coupling-in နှင့် coupling-out တို့သည် အဓိကနည်းပညာများဖြစ်သည်-

1. Diffractive optical waveguides များသည် အလင်း၏ ဦးတည်ရာကို ပြောင်းလဲရန် ဆန်ခါများကို အသုံးပြုသည်။

2. Geometric optical waveguides သည် optical လမ်းကြောင်းကိုပြန်ညွှန်ရန်ရောင်ပြန်ဖွဲ့စည်းပုံကိုအသုံးပြုသည်။

3. Volume holographic optical waveguides များသည် အလင်းပြန့်ပွားမှုကို ထိန်းချုပ်ရန်အတွက် holographic ဒြပ်စင်များကို အသုံးပြုသည်။

ဤနည်းပညာများ၏ အနှစ်သာရမှာ အလင်းအတွက် အလွန်ထိရောက်သော မုဒ်ပြောင်းခြင်းကို လုပ်ဆောင်ခြင်းတွင် တည်ရှိပါသည်။

Waveguide အင်ဂျင်နီယာ အကဲဖြတ်မှု သတ်မှတ်ချက်

လှိုင်းလမ်းညွှန်တစ်ခု၏ ရှင်သန်နိုင်စွမ်းကို အကဲဖြတ်ရာတွင် အောက်ပါအချက်များ၏ ပြည့်စုံသော အကဲဖြတ်မှု လိုအပ်သည်-

1. မျိုးပွားမှု ဆုံးရှုံးမှု- ယူနစ်တစ်ခုလျှင် အလင်းဓာတ်အား လျော့နည်းစေသည်။

2. အချိတ်အဆက် ထိရောက်မှု- မျက်စိမှမြင်နိုင်သော တောက်ပမှုကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်သည့် စနစ်ထဲသို့ ဝင်ခြင်းနှင့် ထွက်သည့် အလင်းရောင်၏ ထိရောက်မှု။

3. ကွေးညွှတ်ခြင်း- ပါးလွှာသော ပရိုဖိုင်များ သို့မဟုတ် ကွေးနေသော မျက်နှာပြင်များပါရှိသော ဒီဇိုင်းများတွင် လှိုင်းလမ်းညွှန်ဖွဲ့စည်းပုံ၏ အလင်းပြန်တည်ငြိမ်မှုကို အကဲဖြတ်ခြင်း။

4. မုဒ်နှင့် polarization ထိန်းချုပ်မှု- ပြသမှု တူညီမှု၊ အရောင်စွမ်းဆောင်မှုနှင့် စနစ်တည်ငြိမ်မှုတို့ကို လွှမ်းမိုးနိုင်သည့် အချက်များ၊ လှိုင်းလမ်းညွှန်ဒီဇိုင်းနှင့် တွဲဖက်ထည့်သွင်းစဉ်းစားရမည့်အချက်များ။

5. ထုတ်လုပ်ခြင်း ခံနိုင်ရည်များ- ပုံသဏ္ဍာန်အမှားအယွင်းများ၊ etching သွေဖည်မှုများနှင့် ဖလင်အထူ၏ ကွဲပြားမှုများကဲ့သို့သော အချက်များ၏ ထိန်းချုပ်နိုင်မှု။

နိဂုံးချုပ်အားဖြင့်

photonic ချစ်ပ်များ သို့မဟုတ် AR ဖန်သားပြင်များတွင်ဖြစ်စေ၊ optical waveguides ၏လုပ်ဆောင်ချက်သည် အလင်း၏ပြန့်ပွားမှုလမ်းကြောင်းကို ထိန်းချုပ်ရန်ဖြစ်သည်။

ဂျီဩမေတြီအလင်းလှိုင်းလမ်းညွှန်များ၊ မျက်နှာပြင်ကယ်ဆယ်ရေးဆန်ခါများနှင့် အသံအတိုးအကျယ် holographic waveguides—နှင့် ဓာတ်ခွဲခန်းမှ အင်ဂျင်နီယာအပလီကေးရှင်းများဆီသို့ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ကဲ့သို့သော ပစ္စည်းအသစ်များ ကူးပြောင်းခြင်းနှင့်အတူ၊ အလင်းလှိုင်းလမ်းညွှန်နည်းပညာသည် ပြိုင်ဆိုင်မှုအဆင့်သစ်တစ်ခုသို့ ဝင်ရောက်လာပါသည်။ ဤအဆင့်သည် စွမ်းဆောင်ရည်၊ ကုန်ကျစရိတ်၊ အထွက်နှုန်းနှင့် အစုလိုက်အပြုံလိုက် ထုတ်လုပ်မှုစွမ်းရည်များပါ၀င်သည့် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်ယှဉ်ပြိုင်မှုတစ်ခုသို့ အလင်းရောင်ရှာဖွေမှုထက် ကျော်လွန်သွားပါသည်။

အရင်းအမြစ်- Pingsheng Semiconductor နှင့် Aibang Zhizao မှ ပြုစုထားသည်။