单片全彩：亚毫米波导缩小AR眼镜体积

增强现实（AR）眼镜商业化的主要障碍之一是波导技术。在AR光学系统中，镜片本身也充当“光传输通道”，将虚拟图像直接引导至用户眼中。由于色散现象，传统设计需要分别为红光、绿光和蓝光设置独立的波导层——即堆叠三至六层玻璃片——这不可避免地增加了设备的重量和厚度。

浦项科技大学（POSTECH）的Junsuk Rho教授及其团队通过开发一种能在单层玻璃中处理所有颜色的消色差超光栅，消除了多层结构的需求。其核心是由氮化硅（Si₃N₄）纳米柱构成的阵列，这些纳米柱的几何结构通过随机拓扑优化算法进行精细调节，以实现光传导效率的最大化。

实验中，研究人员采用500微米厚（约为人发直径的百分之一）的单层波导，成功生成了生动的全彩图像。同时实现了9毫米的舒适眼动范围，确保即使用户眼球轻微移动，图像仍能保持清晰锐利。

该新设计在消除色彩模糊的同时，其亮度和色彩均匀性超越了多层光学结构。一旦商业化，该技术有望使AR眼镜达到普通眼镜的轻薄程度，通过简化工艺流程降低佩戴者疲劳度并削减制造成本。真正日常化AR时代更近了一步。

"这项工作是下一代AR显示器的关键里程碑，"Rho教授表示，"结合可扩展的大面积制造工艺，它将商业化目标带入可实现范围。"

本项研究由浦项科技大学机械工程系、化学工程系、电气工程系及跨学科生物科学与生物工程研究生院，与三星研究院视觉团队合作完成。论文作者包括通讯作者Junsuk Rho（浦项科技大学）、Seokwoo Kim、Joohoon Kim和Seokil Moon，于2025年4月30日在线发表于《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）。研究获得浦项制铁控股N.EX.T Impact计划、三星研究院、韩国产业通商资源部炼金术项目、韩国科学技术信息通信部全球融合研究支持计划以及中坚研究员计划的支持。