如果人人都有一副AR眼鏡，會(huì)是怎么樣的？

“有消息來(lái)了，我們不用再掏出手機(jī)，直接通過(guò)眼鏡就可以看到是誰(shuí)發(fā)來(lái)了什么消息，可以說(shuō)完全解放了雙手！”站在臺(tái)上，西湖大學(xué)博士后、慕德微納（杭州）科技有限公司（下文簡(jiǎn)稱“慕德微納”）CEO杜凱凱向觀眾描繪著未來(lái)屬于AR的精彩世界。而關(guān)于AR眼鏡的暢想，正在西湖大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里一步步成為現(xiàn)實(shí)。

9月24日，在浙江省科協(xié)大樓，杜凱凱和他的導(dǎo)師——西湖大學(xué)國(guó)強(qiáng)講席教授、副校長(zhǎng)以及慕德微納首席科學(xué)家仇旻，向大家展示了一副“神奇”的AR眼鏡。這是這副眼鏡的第一次公開亮相，更是“極致輕薄無(wú)彩虹紋碳化硅AR衍射光波導(dǎo)”這項(xiàng)科技成果的全球首發(fā)。

填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白 和戴太陽(yáng)鏡一樣輕便

AR是Augmented Reality（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）的簡(jiǎn)稱，而AR眼鏡就是可以讓佩戴者在現(xiàn)實(shí)世界的基礎(chǔ)上疊加虛擬景象，并通過(guò)傳感和計(jì)算實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合與虛實(shí)互動(dòng)。

理想的AR眼鏡是怎么樣的？“它在外觀、重量等方面應(yīng)該與常規(guī)的近視眼鏡沒有明顯差異，點(diǎn)亮?xí)r是生產(chǎn)力工具，不點(diǎn)亮?xí)r就是普通眼鏡?！倍艅P凱說(shuō)。

在AR的眾多技術(shù)路徑中，基于微納光學(xué)的衍射光波導(dǎo)技術(shù)可以把很多復(fù)雜的光學(xué)元件“塞”到一個(gè)平面結(jié)構(gòu)里面，將微型投影光機(jī)的圖像信號(hào)傳導(dǎo)到人眼中來(lái)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高光效和低能耗，屬于高精尖技術(shù)。

仇旻團(tuán)隊(duì)多年來(lái)一直深耕于微納光學(xué)領(lǐng)域，在微納光子學(xué)理論、微納加工與制造、儀器裝備等科研方向碩果頗豐。依托多年的科研積累，也為了解決產(chǎn)業(yè)需求，科研成果落地在中國(guó)（杭州）算力小鎮(zhèn)，成立了慕德微納。該公司自成立以來(lái)，在微納工藝特別是光波導(dǎo)模板加工方面積累了大量工藝經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)高端納米壓印模板從0到1的技術(shù)突破，幫助上下游企業(yè)將AR衍射光波導(dǎo)鏡片模板的迭代周期從3—6個(gè)月縮短至1個(gè)月甚至1周，將整個(gè)行業(yè)往快速產(chǎn)品化方向推進(jìn)。

為了進(jìn)一步改善AR衍射光波導(dǎo)的性能和佩戴體驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)打破常規(guī)，將微納光學(xué)技術(shù)實(shí)力與完美的材料性質(zhì)相結(jié)合，把這款極致輕薄的碳化硅AR眼鏡打造出來(lái)——一副雙目重量只有5.4克、厚度僅0.55毫米的AR眼鏡鏡片，幾乎和平時(shí)戴的太陽(yáng)鏡一樣輕便。

傳統(tǒng)AR眼鏡為了實(shí)現(xiàn)全彩色顯示，通常需要使用多層高折射率玻璃來(lái)傳導(dǎo)光線，這就導(dǎo)致了鏡片厚重且不舒適。然而，得益于碳化硅材料的超高折射率，這項(xiàng)新技術(shù)只需單層波導(dǎo)就能完成大視場(chǎng)角全彩顯示任務(wù)。這種材料不僅使AR眼鏡變得極其輕巧，還通過(guò)一種超薄封裝工藝進(jìn)一步壓縮了整體體積，讓人佩戴起來(lái)幾乎感受不到它的存在。

“神奇”的地方不少 超大視界、無(wú)彩虹紋、鏡片能散熱

和傳統(tǒng)AR眼鏡相比，這款“神奇”的眼鏡還有啥特別？

戴上這副AR眼鏡后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己仿佛置身于一個(gè)全新的世界，因?yàn)樗鼈兡軌蛟诂F(xiàn)實(shí)環(huán)境的基礎(chǔ)上疊加清晰廣闊的虛擬畫面，就好像從一個(gè)小窗戶換到了一扇大門前一樣。

這是啥原理？原來(lái)，單層碳化硅波導(dǎo)理論上能夠支持80度的全彩成像，相比之下，傳統(tǒng)高折射率玻璃由于材料限制，單片能夠提供的最大全彩色視場(chǎng)角不超過(guò)40度。而更大的視場(chǎng)角，意味著更好的沉浸感和體驗(yàn)——無(wú)論是游戲中的奇幻場(chǎng)景還是工作中的數(shù)據(jù)可視化，都將帶來(lái)前所未有的視覺盛宴。

當(dāng)我們提到AR眼鏡時(shí)，很多人可能會(huì)擔(dān)心那些令人分心的彩虹紋現(xiàn)象。這是因?yàn)榄h(huán)境光穿過(guò)波導(dǎo)表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生衍射效應(yīng)，形成類似彩虹的效果。不過(guò)，在這款采用碳化硅材料制成的AR眼鏡中，這個(gè)問(wèn)題得到了有效解決。研究人員通過(guò)對(duì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)，消除了彩虹紋問(wèn)題，為用戶提供了一個(gè)干凈清晰的畫面。

此外，有別于傳統(tǒng)的鏡腿散熱方法，這款碳化硅AR眼鏡利用材料本身的性質(zhì)，通過(guò)特殊設(shè)計(jì)，創(chuàng)新性地將鏡片用于散熱，大幅提高了散熱效率。

隨著這類創(chuàng)新性解決方案不斷涌現(xiàn)，相信不久之后，我們將見證AR技術(shù)真正融入日常生活之中，開啟一個(gè)充滿無(wú)限可能的新時(shí)代。不論是教育、醫(yī)療、娛樂還是工業(yè)領(lǐng)域，AR眼鏡都將成為連接數(shù)字與現(xiàn)實(shí)世界的橋梁。