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战场，几乎每半个月就有智能眼镜新品上市。然而近期又一项新的技术突破，可能会让今年的“百镜大战”来得更加猛烈。
近期，杭州慕德微纳的碳化硅光波导技术又实现了新的突破：他们在《eLight》期刊上发布论文，公开了第二代碳化硅光波导的最新技术。
四句话介绍一下背景：碳化硅（SiC）就是我们熟悉的莫桑石，经常被用来当钻石的平替。20世纪中期人们开始把碳化硅（SiC）当作半导体材料。碳化硅（SiC）光波导材料（以下简称SiC光波导），是一种具备卓越的热导率和抗光损伤阈值的眼镜片材料，可实现高亮度、无彩虹效应的AR显示。慕德微纳是国内衍射光波导领域的领军企业之一。
那么，这次的新技术有哪些亮点呢？能解决AR行业的什么痛点，带来什么突破呢？
为制造更薄、更轻、更平的光学镜片，保证光学产品的高性能+体积紧凑，就要提高光学材料的折射率。传统的玻璃材料折射率一般不超过2.0。因为制造更高折射率的玻璃不仅会带来色散，导致明显的色差问题，还会降低透光率。而且高折射率玻璃要添加稀有元素，制造成本也很高。
然而，目前SiC的折射率能做到2.62.7，远高于传统玻璃2.0的折射率。传统高折射率玻璃由于材料限制，单片可提供的最大全彩色视场角不超过40度。但SiC光波导支持 70的对角线视场。
这种高折射率使得比起玻璃材料，光波导材料能更有效地束缚和引导光波，以此来实现更宽的视场角和更高的光学效率，提供更沉浸式的视觉体验，提升AR应用的实用性。
通常，外界环境光经过位于波导表面的光栅的衍射后，会发生色散，形成类似彩虹一样的模糊色彩。这就是AR眼镜佩戴者常常吐槽的彩虹伪影。
这次，专家通过优化光栅结构设计和光栅周期（如275288 nm），将环境光衍射到人眼视线之外，从而有效抑制了彩虹伪影。论文中提到，第二代SiC光波导在30.82视场角（FOV）下实现了全彩显示，且没有一点彩虹伪影。
这一技术革新解决了之前AR眼镜片因光栅衍射导致的彩虹伪影问题，提升了眼镜的显示品质，尤其是强光之下的显示品质，给用户展示更干净、清晰的画面。
第二代SiC光波导的厚度仅为0.75 mm，重量为3.795g（单目），远低于传统玻璃光波导23mm的厚度，也远轻于玻璃光波导1015g的重量。
如何做到的呢？慕德微纳通过纳米压印剥离工艺（NIL-to-lift-off）和超薄封装技术，实现了结构的轻量化和紧凑化。这种厚度和重量可以让AR 眼镜变薄、变轻，明显提升佩戴舒适度和便携性。
研究人员通过优化EPE（出瞳扩展）和OC（输出耦合器）区域的光栅结构，提高了光的耦合效率和均匀性。相比玻璃材料，SiC光波导的亮度效率高达1238.10 nit/lm，亮度均匀性为20.45%，图像畸变仅为1.52%。
翻译一下：1238.10 nit/lm是一个非常高的数值，远超大多数传统显示屏；表明该材料在将电能转化为光能方面效率非常之高，对于延长设备续航至关重要。1.52% 的畸变是一个很不错的表现，可以有明显效果地保证画面的保真度。
这一代SiC光波导不仅在黑暗的室内环境里有明艳的显示效果，在户外强光环境下也能提供清晰、明亮的显示效果，如下图所示：
作为钻石的平替，SiC材料硬度高，不易变形，不易氧化或老化，具备优秀能力的化学稳定性。这些物理特性使其在极端温度、湿度和压力环境下仍能保持稳定。
这些性能一方面能够提高AR眼镜的耐用性和常规使用的寿命，另一方面也可以拓展产品的使用场景尤其像采矿、化工、医疗、消防等领域，佩戴者可能面临更极端的温湿度等物理条件，SiC材料制造成的AR眼镜将更好地发挥性能。
得益于NIL-to-lift-off工艺和大尺寸晶圆扩径技术，慕德微纳实现了SiC光波导材料的规模化生产，成本也大幅度的降低了。
根据相关估算，当采用8英寸SiC晶圆作衬底，如果月产量能提高到20000片，那么SiC光波导的单位成本可降至惊人的651元。这将大幅度的降低该材料走向商业化的成本。
在AR眼镜的视力矫正功能方面，NIL-to-lift-off工艺还可拿来制造超薄菲涅尔透镜，该透镜的厚度仅有200m，比过去的透镜厚度薄了90%，而且加工该透镜的良品率也更高。将来，该透镜可以为AR眼镜提供个性化的视觉矫正，满足多种视力用户的多样化需求。
SiC光波导材料本身作为散热材料，可有效传导光学引擎和计算单元产生的热量，导热能力是玻璃400多倍，能快速散热。这样就能避免因长时间使用AR眼镜导致的设备过热问题，提升用户体验。
光学显示模组永远是AR眼镜的核心，目前主流的AR镜片技术主要是采用玻璃、树脂等材料。但玻璃的问题就在于易碎且重量大，树脂的问题就在于折射率低、易刮擦、易形变。
对于追求轻便和高性价比的消费级产品，通常会使用树脂镜片结合衍射波导技术；对于追求极致光学性能和沉浸感的产品，通常使用多层玻璃透镜组、复杂光波导（几何/全息）或者Pancake透镜，并结合Micro-OLED显示技术。
此次公开的新型碳化硅（SiC）光波导技术，具有超薄、超轻、全彩显示、无彩虹伪影、高亮度、高均匀性、高硬度、高导热性、低成本、可量产等优势。这不仅解决了传统AR显示中重量大、体积大、彩虹伪影、亮度低、耐久性差、成本高、难以量产等问题，还为 AR眼镜的轻量化、个性化、高性能、低成本发展提供了新的方向，可以让目前的XR显示领域更上一层楼。
下一步，随着新型的光学材料问世，国内的智能眼镜企业是否会开发基于碳化硅（SiC）光波导技术的新款产品呢？我想答案是肯定的。
目前，当我们提到AR眼镜或者VR头显，往往想到的都是观影、打游戏等娱乐场景。而随着慢慢的变多的新技术问世，慢慢的变多的高硬度、高散热和低成本材料诞生，消费级与工业级应用的界限正在慢慢变得模糊，ARVR的使用场景也将不设边界。未来，我们佩戴的不仅是用来娱乐的工具，更是新型生产力工具。
无论现在你的答案是“是”还是“否”，最喜人的是问题已到来，已经引起公众的思考。这是一个行业即将迸发出巨大生命力的前兆。
当“轻便”和“高性能”不再是非此即彼的选择题，当VRAR不再小众，你最希望未来某一天这副全能的头戴式设备，首先用来改变你生活中的哪个场景呢？是沉浸式的游戏观影，还是辅助你高效工作？欢迎在评论区分享你的想象！
原文标题:AR眼镜的“钻石芯”来了！碳化硅革命能否引爆XR行业进入下一轮风口大战
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