尼卡光学胡德骄：“基于体全息的增强现实波导技术”

2024年10月20日，由立体影像技术专业委员会承办的中国感光学会第三十二届科技年会第十五分会场“立体影像技术及应用”在深圳大学城北京大学深圳研究生院成功举办。

本次活动聚焦立体影像新技术、新材料、新器件，立体影像技术创意应用、作品制作及展示等多维度展开探讨。来自北京大学、四川大学、中国工程物理研究院、中科院理化技术研究所、中科院光电技术研究所、尼卡光学（天津）有限公司等各科研院所、企业界的12位报告人围绕增强现实眼镜技术、全息技术、立体显示技术等内容展开了热烈的交流和讨论。

尼卡光学 光学总监 胡德骄博士为与会来宾奉上了“基于体全息的增强现实波导技术”的主题报告。

在报告中，胡博士介绍了增强现实显示技术从笨重的“达摩克利斯之剑”到波导方案的小型化、轻量化、低成本化发展历程，分享了体全息光栅光波导在低漏光、弱彩虹纹和工艺简单等方面的天然优势。

胡博士提到，体全息光栅是一种布拉格光栅，它对于照射在其上的光束的衍射规律满足布拉格匹配原理，而上述的优势都是围绕布拉格匹配原理而来的。布拉格匹配原理指出，对于给定的体全息光栅，当它具有最大衍射效率时，衍射光波矢等于入射光波矢减去体全息光栅的三维光栅矢量。该原理同时限定了入射光和衍射光可能的波长和角度范围，排除了满足该条件之外的衍射级次，从原理上消除了漏光衍射级次的存在。

此外，当入射光的角度不满足布拉格匹配条件时，可借助耦合波理论对其衍射角度和衍射效率进行分析计算。此时，衍射效率会随入射光角度的偏离而降低，赋予了体全息光栅一定的角度选择特性。这一特性对于减弱环境光带来的彩虹纹效应具有重要的意义。环境光照射到光波导内的光栅上时，会被光栅衍射，并由于色散效应而呈现由红到蓝的彩虹色炫光，非常影响佩戴体验。而体全息光栅由于具有角度选择性，能够被其衍射的环境光集中在有限的角度范围内，因此可极大地弱化彩虹纹效应。

胡博士还介绍了基于体全息光栅的光波导设计原理，结合k-空间分析和衍射效率优化，将体全息光栅的参数完全确定下来。在体全息光栅光波导的制备方面，介绍了曝光加工设备的核心耦合器件和原理，并强调了光束波前质量、光斑能量均匀性以及精确控制光束入射角度的重要性。

此外，胡博士汇报了尼卡光学在感光材料方面的最新进展。作为体全息光栅光波导的核心基础技术之一，尼卡光学所开发的聚合物分散液晶材料取得了高达0.1以上的折射率调制度和小于0.3%的雾度，这为高质量波导产品的研发奠定了稳固的基础。

    尼卡光学旨在打造国内一流的体全息光栅光波导产品，克服现有光波导存在的技术缺陷，并从原材料到制备工艺上降低其生产成本，使光波导增强现实眼镜真正成为人们愿意使用的消费级商品。