FBEC大会 | 至格科技 CEO 孟祥峰：AR衍射光波导技术的四大发展趋势
FBEC未来商业生态链接大会于2023年2月24日在深圳福田大中华喜来登酒店盛大召开，本次大会由广东省游戏产业协会、深圳市互联网文化市场协会指导，陀螺科技主办。
主会场B：风劲·韧行远——FBEC 全球VR/AR产业发展峰会暨底层供应链技术高峰论坛，邀请到至格科技 CEO 孟祥峰带来主题为“衍射光波导技术发展趋势”的精彩演讲。孟祥峰认为，更加轻薄、更大视野、更好色彩、更高能效是AR衍射光波导技术的四大发展趋势。
至格科技CEO孟祥峰（图源：VR陀螺）
以下为演讲实录：
各位行业的伙伴，大家好！我是至格的孟祥峰，首先非常感谢VR陀螺山子老师邀请我参加这个活动，给大家做衍射光波导方向的分享。我分享的内容主要分为三部分：第一，衍射光波导整体的概述；第二，衍射光波导技术的发展趋势；第三，我们公司在衍射光波导领域的进展。
大家都是VR/AR行业的同仁，对于VR/AR的技术非常熟悉，VR/AR虚拟场景一个重要落地的载体就是AR眼镜，我们公司聚焦于AR眼镜的光学部分，它是AR眼镜的主要技术瓶颈，也是成本中心，约占AR眼镜总体成本的40%以上。
AR光学显示部分的三大关键点
从消费者对AR眼镜的需求中，我们分析得出AR光学显示部分的三大关键点和发展趋势：
第一：作为一个可以日常长期佩戴的眼镜，必然需要有足够强的舒适性。关于AR光学显示部分需要AR光学模组足够轻薄，像普通眼镜镜片一样；并且有足够大的眼动范围，可以适用于不同人的瞳距。
第二：作为一个沉浸式设备，需要有足够强的沉浸感，这就需要AR光学模组有足够大的视场角和眼动范围，以做到实时观看完整的虚拟图像。
第三：作为在C端能够起量的设备，应该有足够强的量产性，为消费者带来足够低的成本和价格。
衍射光波导从外观来看就是一个普通的眼镜镜片，上面有很多光栅的纳米级结构，通过光栅结构对光进行精确的控制，将位于镜腿的图像源的光搬运到人眼，同时通过二维扩瞳形成足够大的眼动范围，实现虚拟与现实的融合。衍射光波导就是通过光栅来精确控光，对光进行搬运和扩瞳的核心光学元件。
衍射光波导技术的四大发展趋势
我们通过与国内外重要客户的交流以及对衍射光学光波导技术路线的跟踪研究，综合发现衍射光波导技术具有四大发展趋势：
一是在重量和厚度方面要更加轻薄。目前主流的应对方案有以下四方面：一是减少层数，衍射光波导在微软的Hololens一代中有所应用，当时显示彩色是三层光波导，现在业界主流已经降到两层，也有部分公司使用一层光波导实现彩色效果；二是减薄每一层波导的厚度，我们公司目前可以做到单层波导仅0.4毫米；三是缩小镜片面积，衍射光波导不是一个普通的镜片，上面有很多光栅的微纳结构，我们需要进行更紧凑的衍射光波导的设计，把整个衍射光波导的光栅结构区域做得更加小，同时能够保证光学性能；四是降低材料的密度，比如说树脂和高折低密度玻璃的使用也是未来的重要方向。
二是在视场角方面有更大的显示画面。不同应用场景中需要不同的视场角，比如在信息提示、显示一些字符和图形中，只需要30度的视场角；但对一个图像或者是视频就需要60度的视场角；如果是沉浸式的游戏或其他应用就需要70度以上的视场角。提升视场角最本质的方法就是提升材料的折射能力，越高折射率的材料在同样设计下就可以带来越大的视场角，但同时高折射率的材料也会带来一些新的问题：第一，高折材料尚未成熟；第二，高折材料可能会存在吸收；第三，由于高折材料更加致密，制造加工会比较困难。
三是在彩色均匀性方面有更好的色彩。单层很难显示彩色，只能显示30度以内的视场，需要采用多层波导来实现彩色显示。多层波导实现彩色显示也有三个技术难点：第一，角度均匀性和位置均匀性匹配；第二，不同波导的衍射效率匹配；第三，抑制多层波导之间的串扰。
四是在能量利用率方面有更高的能效，带来更长的续航。业界很多人对衍射光波导有误解，认为衍射光波导的能效比较低，其实影响衍射光波导能效最主要的原因是其二维扩瞳倍率非常大，我们做的二维扩瞳倍率可以达到数十倍，而人眼只是在Eye-box中截取一点点，所以是二维扩瞳导致能效较低，因此只能在一定的扩瞳倍率下提高能效。熟悉光波导的都知道要从斜光栅入手，我们研发制造的斜光栅其能效比普通直光栅高了2倍以上；其次要在能量回收上入手，在耦出光栅外部布置能量回收的区域可以显著的提升能效。
至格在衍射光波导领域的进展
上面谈了衍射光波导技术四个重要趋势，下面介绍一下我们公司在相关领域的进展，我们公司是基于清华大学做了20余年的光栅技术进行成果转化，聚焦于衍射光波导及衍射光栅的研发、生产和应用的一家科技公司，我们已经掌握了衍射光波导产业链三大核心环节和技术：
一是在衍射光波导的设计方面，自研了基于光栅矢量计算与光线追迹相融合的衍射光波导设计软件，具有设计自由度高，计算速度快的优势；
二是在光栅母版加工方面，掌握基于全息光刻、电子束光刻和离子束刻蚀的完整的光栅母版加工工艺，并已建成功能完备的光栅母版加工中心，在业界母版产能和迭代速度遥遥领先；
三是在纳米压印生产方面，已建成国内首条衍射光波导全自动批量生产线和国内首条衍射光波导半自动生产线，已建立完整的衍射光波导批量生产体系，实现了C端的量产交付。
因此，我们从设计到生产都是自主可控，实现了一体化的IDM模式。我们的产品优势有以下几点：
一是足够轻薄，衍射光波导单层可以做到0.4毫米，几乎是业界最顶尖的水平；
二是亮度高，我们具备斜光栅和闪耀光栅的设计和生产技术，能效可以做到600nit/lm，也是业界顶级水平；
三是量产性强，我们有自己的母版中心和纳米压印产线，具有丰富的量产交付经验；
四是全方位可定制，基于IDM模式，可以根据客户的产品外形和光学性能需求进行衍射光波导的全面定制和量产交付。
最后，感谢各位同仁！我也引用今天上午华为李总提到的一句话“合则强，孤则弱”，从业多年，我也深刻感受到这一点，希望和行业各位同仁开展各方面的合作。谢谢大家！
