ஒளியியல் அலை வழிகாட்டிகள்: ஃபோட்டானிக் சில்லுகளிலிருந்து AR கண்ணாடிகள் வரை 'ஒளியின் பாதை'

AR கண்ணாடிகளில், ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டி என்பது காட்சி அனுபவத்தை தீர்மானிக்கும் ஒரு முக்கிய ஆப்டிகல் கூறு ஆகும். இது ஆப்டிகல் எஞ்சின் மூலம் உருவாக்கப்பட்ட படத்தை லென்ஸில் செலுத்துகிறது மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட கட்டமைப்பின் மூலம் பயனரின் கண்ணை நோக்கி செலுத்துகிறது, அதே நேரத்தில் லென்ஸின் வெளிப்படைத்தன்மையை பராமரிக்கும் போது பயனர் உண்மையான உலகம் மற்றும் மெய்நிகர் தகவல் இரண்டையும் ஒரே நேரத்தில் பார்க்க அனுமதிக்கிறது.

ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் AR இன் வருகையுடன் தோன்றவில்லை. ஃபோட்டானிக் சிப்ஸ் மற்றும் ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன்ஸ் போன்ற துறைகளில், மாடுலேட்டர்கள், டிடெக்டர்கள் மற்றும் பீம் ஸ்ப்ளிட்டர்கள் போன்ற சாதனங்களும் ஆப்டிகல் சிக்னல்களை அனுப்ப அலை வழிகாட்டிகளை நம்பியுள்ளன. உலோகத் தொடர்புகள் மின் சமிக்ஞைகளுக்கான பாதைகளாகச் செயல்பட்டால், ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் ஆப்டிகல் சிக்னல்களுக்கான சேனல்களாகச் செயல்படுகின்றன - வேறுபாடு என்னவென்றால், ஒளி அதன் பரவல் பாதையைக் கட்டுப்படுத்த ஒளிவிலகல் குறியீட்டு வேறுபாடுகள் மற்றும் வடிவியல் எல்லைகளை நம்பியுள்ளது.

அவை வடிவியல், மேற்பரப்பு-நிவாரண கிராட்டிங் அல்லது வால்யூம் ஹாலோகிராஃபிக் அலை வழிகாட்டிகளாக இருந்தாலும் சரி, AR கண்ணாடிகளில் பயன்படுத்தப்படும் ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகளின் நோக்கம், வடிவமைக்கப்பட்ட பாதையில் மனிதக் கண்ணுக்குள் ஒளியை செலுத்துவதாகும்.

அலை வழிகாட்டியின் சாராம்சம்: ஒளியைக் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய பாதையை வடிவமைத்தல்

ஒரு ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டியின் முக்கிய செயல்பாடு ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதிக்கு ஒளி பரவலை கட்டுப்படுத்துவதாகும்.

ஃபோட்டானிக் சில்லுகளில், சிலிக்கான், சிலிக்கான் நைட்ரைடு, இன்பி அல்லது லித்தியம் நியோபேட் போன்ற பொருட்களிலிருந்து அலை வழிகாட்டிகளை உருவாக்கலாம்; AR கண்ணாடிகளில், ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் பொதுவாக உயர்-ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு கண்ணாடி அல்லது பிசின் கொண்டவை, இருப்பினும் சமீபத்திய ஆண்டுகளில், சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) டிஃப்ராக்டிவ் ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகளுக்கான அடி மூலக்கூறு பொருளாகவும் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளது, கிராட்டிங்ஸ் அல்லது பிரதிபலிப்பு கட்டமைப்புகளைப் பயன்படுத்தி ஒளியை இணைக்கிறது.

ஒரு அலை வழிகாட்டி ஒளியியல் பாதையை மட்டுமல்ல, ஒளி புல விநியோகத்தையும் கட்டுப்படுத்துகிறது-ஒளி எங்கு பரவுகிறது, அது எவ்வாறு திசைதிருப்பப்படுகிறது மற்றும் பிளவுபடுகிறது மற்றும் இறுதியில் அது மனிதக் கண்ணுக்குள் எவ்வாறு நுழைகிறது என்பதைத் தீர்மானிக்கிறது.

ஒரு சிறந்த அலை வழிகாட்டி ஒரே நேரத்தில் குறைந்த இழப்பு, அதிக இணைப்பு திறன் மற்றும் நல்ல சீரான தன்மையை அடைய வேண்டும், அதே நேரத்தில் வெகுஜன உற்பத்திக்கு ஏற்றதாக இருக்கும்.

அலை வழிகாட்டிகள் ஒளியை எவ்வாறு கட்டுப்படுத்துகின்றன: மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு மற்றும் முறைகள்

ஒளியியல் அலை வழிகாட்டிகள் மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு மூலம் ஒளியின் பரவலைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன.

ஒளி உயர் ஒளிவிலகல்-குறியீட்டுப் பொருளிலிருந்து குறைந்த ஒளிவிலகல்-குறியீட்டுப் பொருளை நோக்கிப் பயணிக்கும் போது மற்றும் நிகழ்வின் கோணம் முக்கியமான கோணத்தை மீறும் போது, ​​ஒளி முழுவதுமாக மீண்டும் உயர்-ஒளிவிலகல்-குறியீட்டுப் பொருளில் பிரதிபலிக்கிறது. இந்த நிகழ்வு அலை வழிகாட்டிகளின் அடிப்படையை உருவாக்குகிறது.

ஒரு பெரிய ஒளிவிலகல் குறியீட்டு மாறுபாடு வலுவான ஆப்டிகல் புலத்தில் அடைப்பை ஏற்படுத்துகிறது, இது சிறிய அலை வழிகாட்டிகளை அனுமதிக்கிறது. இருப்பினும், அதிகப்படியான வலுவான அடைப்பு அலை வழிகாட்டியை புனையமைப்பு குறைபாடுகளுக்கு அதிக உணர்திறன் கொண்டது மற்றும் சிதறல் இழப்புகளை அதிகரிக்கிறது.

AR கண்ணாடிகளுக்கான பார்வை புலத்தின் (FOV) மேல் வரம்பை ஒளிவிலகல் குறியீடு நேரடியாக தீர்மானிக்கிறது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. அலை வழிகாட்டி பொருளின் ஒளிவிலகல் குறியீட்டை அதிகரிப்பது ஆதரிக்கப்படும் ஒளி பரவல் கோணங்களின் வரம்பை விரிவுபடுத்துகிறது, இதன் மூலம் பரந்த பார்வை கொண்ட வடிவமைப்புகளுக்கான சாத்தியத்தை உருவாக்குகிறது. உதாரணமாக, உயர் ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு பொருட்கள் பொதுவாக ஒரு பெரிய FOV உடன் அலை வழிகாட்டி அமைப்புகளை அடைவதற்கு மிகவும் உகந்ததாக இருக்கும்; சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC, தோராயமாக 2.6 ஒளிவிலகல் குறியீட்டுடன்) குறிப்பிடத்தக்க கவனத்தை ஈர்த்ததற்கு இது ஒரு முக்கிய காரணம்.

அலை வழிகாட்டிக்குள் ஒளி தன்னிச்சையாகப் பரவுவதில்லை. எளிமையாகச் சொன்னால், அலை வழிகாட்டிக்குள் நுழையும் ஒவ்வொரு ஒளிக்கற்றையும் நிலையானதாகப் பரவாது; குறிப்பிட்ட எல்லை நிலைமைகளை பூர்த்தி செய்யும் மின்காந்த புல விநியோகங்கள் மட்டுமே நீண்ட தூரம் பயணிக்க முடியும். இந்த நிலையான நிலைகள் 'முறைகள்' என அழைக்கப்படுகின்றன. வெவ்வேறு பரப்புதல் முறைகள் தனித்துவமான மின்சார புலம் விநியோகம் மற்றும் பரவல் மாறிலிகளைக் கொண்டுள்ளன. பல முறைகளுக்கு இடையில் க்ரோஸ்டாக் அல்லது சீரான சிக்கல்கள் ஏற்படக்கூடும் என்பதால், AR அலை வழிகாட்டி வடிவமைப்பில் பயன்முறை கட்டுப்பாடு ஒரு முக்கியமான காரணியாகும்.

AR காட்சிகளில், பயன்முறைக் கட்டுப்பாடு நேரடியாக ஒளிர்வு சீரான தன்மை மற்றும் வண்ண செயல்திறனைப் பாதிக்கிறது.

அலை வழிகாட்டியில் ஒளியியல் இழப்புகள் எங்கே நிகழ்கின்றன

உண்மையான அலை வழிகாட்டிகள் தவிர்க்க முடியாமல் இழப்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன, முதன்மையாக நான்கு வகைகளில்:

1. பொருள் உறிஞ்சுதல்: பொருளின் உள்ளார்ந்த உறிஞ்சுதல் பண்புகள் மற்றும் அசுத்தங்களால் ஏற்படும் ஒளி ஆற்றல் இழப்பு.

2. சிதறல் இழப்பு: உற்பத்திச் செயல்பாட்டின் போது பக்கச்சுவர் கடினத்தன்மை மற்றும் பரிமாண விலகல்களால் ஏற்படும் ஒளிச் சிதறல். மைக்ரோ மற்றும் நானோ ஃபேப்ரிகேஷன் அளவுருக்கள் - கிராட்டிங் பீரியட், பொறித்தல் ஆழம் மற்றும் AR அலை வழிகாட்டிகளில் பக்கச்சுவர் கடினத்தன்மை போன்றவை - டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் திறன், சீரான தன்மை மற்றும் வண்ண செயல்திறன் ஆகியவற்றை நேரடியாக பாதிக்கின்றன.

3. வளைவு இழப்பு: வளைக்கும் ஆரம் மிகவும் சிறியதாக இருக்கும்போது, ​​​​சில ஒளி வெளிப்புறமாக பரவுகிறது.

4. இணைப்பு இழப்பு: ஒளி ஒரு அமைப்பிலிருந்து மற்றொரு கட்டமைப்பிற்கு மாறும்போது பயன்முறை அளவு, கோணம் அல்லது துருவமுனைப்பு நிலை ஆகியவற்றில் பொருந்தாததால் இழப்புகள் ஏற்படுகின்றன (எ.கா. ஆப்டிகல் என்ஜின் அலை வழிகாட்டிக்கு அல்லது அலை வழிகாட்டி அவுட்-இணைப்பு கட்டமைப்பிற்கு).

AR கண்ணாடிகளின் ஆப்டிகல் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான விசைகளில் ஒன்று, முழு ஆப்டிகல் பாதை முழுவதும் இழப்புகளைக் குறைப்பதாகும்: ஒளி இயந்திரத்திலிருந்து இன்கப்ளிங், ப்ரோபகேஷன் மற்றும் அவுட்கப்லிங் மூலம் மனிதக் கண் வரை.

அலை வழிகாட்டிக்கு உள்ளேயும் வெளியேயும் ஒளியின் சீரான நுழைவு மற்றும் வெளியேற்றத்தை எளிதாக்குதல்: இணைத்தல் மற்றும் வெளியேற்றுதல்

AR ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகளில், லைட் கப்ளிங்-இன் மற்றும் கப்ளிங்-அவுட் ஆகியவை முக்கிய தொழில்நுட்பங்கள்:

1. ஒளியின் திசையை மாற்ற டிஃப்ராக்டிவ் ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் கிரேட்டிங்ஸைப் பயன்படுத்துகின்றன.

2. வடிவியல் ஒளியியல் அலை வழிகாட்டிகள் ஒளியியல் பாதையை திருப்பிவிட பிரதிபலிப்பு கட்டமைப்புகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.

3. வால்யூம் ஹாலோகிராபிக் ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் ஒளி பரவலைக் கட்டுப்படுத்த ஹாலோகிராபிக் கூறுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.

இந்த தொழில்நுட்பங்களின் சாராம்சம் ஒளிக்கு மிகவும் திறமையான பயன்முறை மாற்றத்தை செயல்படுத்துவதில் உள்ளது.

அலை வழிகாட்டி பொறியியல் மதிப்பீட்டு அளவுகோல்கள்

அலை வழிகாட்டியின் நம்பகத்தன்மையை மதிப்பிடுவதற்கு பின்வரும் காரணிகளின் விரிவான மதிப்பீடு தேவைப்படுகிறது:

1. பரவல் இழப்பு: ஒரு யூனிட் நீளத்திற்கு ஆப்டிகல் பவர் அட்டென்யூவேஷன்.

2. இணைத்தல் திறன்: ஒளி அமைப்புக்குள் நுழையும் மற்றும் வெளியேறும் திறன், இது கண்ணால் உணரப்படும் பிரகாசத்தை நேரடியாக பாதிக்கிறது.

3. வளைக்கும் இழப்பு: மெல்லிய சுயவிவரங்கள் அல்லது வளைந்த மேற்பரப்புகளைக் கொண்ட வடிவமைப்புகளில் அலை வழிகாட்டி கட்டமைப்பின் ஒளியியல் நிலைத்தன்மையின் மதிப்பீடு.

4. பயன்முறை மற்றும் துருவமுனைப்பு கட்டுப்பாடு: காட்சி சீரான தன்மை, வண்ண செயல்திறன் மற்றும் கணினி நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றை பாதிக்கும் காரணிகள், அலை வழிகாட்டி வடிவமைப்புடன் இணைந்து கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

5. உற்பத்தி சகிப்புத்தன்மை: லித்தோகிராஃபி பிழைகள், பொறித்தல் விலகல்கள் மற்றும் பட தடிமன் மாறுபாடுகள் போன்ற காரணிகளின் கட்டுப்பாடு.

முடிவில்

ஃபோட்டானிக் சில்லுகள் அல்லது AR காட்சிகளில் எதுவாக இருந்தாலும், ஒளியின் பரவல் பாதையைக் கட்டுப்படுத்துவதே ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகளின் செயல்பாடு.

பல்வேறு தொழில்நுட்ப அணுகுமுறைகளின் தொடர்ச்சியான பரிணாம வளர்ச்சியுடன்-ஜியோமெட்ரிக் ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள், மேற்பரப்பு-நிவாரண கிராட்டிங்ஸ் மற்றும் வால்யூம் ஹாலோகிராபிக் அலை வழிகாட்டிகள்-மற்றும் சிலிக்கான் கார்பைடு போன்ற புதிய பொருட்களை ஆய்வகத்திலிருந்து பொறியியல் பயன்பாடுகளுக்கு மாற்றுவதன் மூலம், ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டி தொழில்நுட்பம் போட்டியின் புதிய கட்டத்தில் நுழைகிறது. இந்த கட்டமானது ஆப்டிகல் செயல்திறனின் ஒரே நோக்கத்தைத் தாண்டி செயல்திறன், செலவு, மகசூல் மற்றும் வெகுஜன உற்பத்தி திறன்களை உள்ளடக்கிய ஒரு விரிவான போட்டிக்கு நகர்கிறது.

ஆதாரம்: Pingsheng செமிகண்டக்டர் மற்றும் Aibang Zhizao ஆகியோரால் தொகுக்கப்பட்டது