一块全彩玻璃：亚毫米波导缩小增强现实眼镜

增强现实（AR）技术正迅速进入日常生活，从教育和医疗保健到游戏和娱乐。然而，核心AR设备仍然笨重，长时间佩戴会让人感到不舒服。POSTECH的突破现在有望改变这一点。

这项研究发表在《自然纳米技术》杂志上。

AR眼镜商业化的主要障碍之一是波导。在AR光学中，镜头本身也充当了“光之高速公路”，将虚拟图像直接引导到用户的眼睛。由于色散，传统设计需要为红光、绿光和蓝光分别设置波导层——三到六层堆叠的玻璃板——这不可避免地增加了重量和厚度。

浦项制铁的Junsuk Rho教授及其同事通过开发一种在单个玻璃层中处理所有颜色的消色差光栅，消除了对多层的需求。关键在于一系列纳米级氮化硅（Si3N4）柱，其几何形状通过随机拓扑优化算法进行精细调整，以最大效率引导光线。

在实验中，研究人员使用500µm厚的单层波导（约为人类头发直径的百分之一）制作了生动的全彩图像。他们还安装了一个舒适的9毫米眼盒，即使观众的眼睛稍微移动，也能确保图像保持清晰。

新设计消除了颜色模糊，同时在亮度和颜色均匀性方面优于多层光学器件。一旦商业化，这项技术可以使AR眼镜像普通眼镜一样薄而轻，通过更简单的工艺减少佩戴者的疲劳并降低制造成本。真正的日常AR时代又近了一步。“这项工作标志着下一代AR显示器的一个关键里程碑，”Rho教授说。“再加上可扩展的大面积制造，它使商业化触手可及。”

这项研究由Junsuk Rho（通讯作者，POSTECH）、Seokwoo Kim、Joohoon Kim和Seokil Moon撰写，由POSTECH的机械、化学和电气工程系以及跨学科生物科学与生物工程研究生院与三星研究院的视觉团队合作进行。p