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引言:光波导——AR显示的核心技术趋势
光波导是一种基于全反射原理的光传输结构,具有高带宽、抗电磁干扰、分散传感能力和生物相容性等特性,广泛应用于光纤通信、激光器、AR/VR显示等领域。随着AR设备普及与5G发展,光波导技术正朝着轻量化、高集成化方向演进,衍射光波导、全息光波导等技术路径不断突破,但仍面临材料成本与工艺复杂性的挑战。
卓立汉光凭借在光电领域多年的积累,围绕光波导实验中的全流程中,提供高精度、高稳定性的光学镜架、镜片、运动控制、隔振平台与系统集成方案,帮助客户突破实验瓶颈,助力科研。
光波导基础:原理及制作工艺
光波导通过高折射率芯层与低折射率包层形成的三明治结构,利用全反射将光束限制在芯层中传播,实现光信号的高效传输。
不同材料体系的光波导芯片的制备工艺有一定的差异。以硅基SiO₂光波导为例,工艺流程包括氧化、PECVD沉积、光刻、刻蚀、退火等步骤,*终通过切割与抛光获得独立芯片。
光波导在AR/VR技术中的应用:实现虚实融合的视觉体验
光波导技术是AR眼镜实现“透视”功能的关键。它通过全反射将图像无损传输至人眼,同时允许用户看到真实世界,实现虚拟信息与现实的自然融合。
与完全沉浸式的VR不同,AR眼镜需具备“透视”功能,使用户能同时观看到真实世界与虚拟信息。为实现这一目标,其成像系统必须避免遮挡用户视线。光波导凭借“全反射”原理,使光线在波导片内无损传播,*终将图像投射至人眼。在此过程中,波导本身不参与成像,仅高效地传输光线,形成“平行光进,平行光出”的光学路径。这一机制从物理设计上显著降低了对视线的遮挡,从而极大地提升了AR眼镜的佩戴舒适度和与现实世界的融合感。
在检测光波导性能的实验中,实验的光路可分为激发区、光路调整区和检测接收区三大模块,每个区域的调节都有相应的要求,但每个模块对应的功能需求不同:
(1)激发区:需要提供稳定持续的激发源;(2)光路调整区:光路模块需要不同镜片的配合使用以实现激光准直、偏振态控制、功率调节,对应镜架类型为一维平移镜架、二维旋转镜架等;
(3)检测接收区:需保证接收信号的稳定性,依赖高精度调整架以及运动控制模块。
1.激发区稳定提升
卓立汉光提供不同的阻尼隔振平,确保光源稳定与位置精确调节。针对不同实验场景都可以提供稳定的实验环境,减少振动对实验的干扰,提升实验效果,适用于长时间的扫描检测波导效果。
升降台可以对光源位置进行调控,卓立汉光提供大承重的手动位移台,行程大,负载能力强,也有小尺寸的位移台可供选择。
2.光路调整区性能提升
提供透镜、波片、偏振片及高稳定镜架,支持光路准直与偏振转换。
(1)透镜及镜片
光波导实验中的准直以及偏振转换总是必不可少,卓立汉光提供相应的透镜以及偏振片,1/2波片、1/4波片以及偏振分光棱镜对光路进行准直以及偏振的转换。
对于光路中的反射镜,偏振片等光学镜片,高稳定的镜架也有着及其重要的作用,卓立汉光提供SUS高稳定镜架,采用3个0.2mm螺距的超细牙螺纹副进行三维调节,具有更高的灵敏度
二维旋转镜架:通过高精度旋转台调节 1/4 波片角度,将线偏振光转为圆偏振光,以实现光信号的接收。
(3)多维光纤耦合调整台
在光波导实验中,光纤的耦合是大部分实验中绕不开的场景,有些特殊实验需要耦合效率达到80%-85%,卓立汉光在光纤耦合方面提供多轴调节的调整架,助力增强光纤耦合效率。
配备电动位移台与压电位移台,实现高精度扫描与位置微调,提升检测效率。
电动位移台在检测系统中,光波导实验需要对波导产生的现象进行扫描成像处理,这时扫描的运动控制系统就显得尤为重要,卓立汉光提供各种精度以及不同行程的电动位移台,uKSA系列高精密闭环电动滑台闭环分辨率可达到0.1um,为实验提供高效稳定的多维度扫描系统。
高精度压电位移台
对于一些高精度的扫描环境,通过压电位移台(如 LS65系列压电平移台)微调位置,*小步伐可达到10nm。
总结
卓立汉光凭借丰富的光机电产品线与系统集成能力,为光波导实验提供从激发、调整到检测的全流程解决方案,对光路的稳定性和便捷性至关重要,为广大科研工作者的科学研究带来强有力稳定性支撑,助力科研与产业实现高精度、高效率的光学实验与产品开发。
其他相关产品
(2)光阑/针孔/狭缝:对光路进行调整以及准直
(3)气浮隔振平台:实验室的基本设施,光波导实验对稳定性要求较高,气浮式光学平台的稳定性较好。同时也兼具对阻尼式操作台的需求。
(4)VHG-M光栅周期测试系统,重新定义纳米级光栅器件的质量基线
1.Littrow 结构+纠偏算法:破解衍射光栅的"基因密码"
λ/10000--0.02nm 级光栅周期解析精度
基于Littrow 自准式入射结构,系统通过精密调整入射角与衍射光强反馈,实现0.02nm 级光栅周期测试灵敏度。相较传统透射电子显微镜、原子力显微镜分析法,分辨率提升100倍。
▌0.005°--K 矢量高精度测试
独家算法实时解算光栅面内K 矢量角度,K 矢量精度可达0.005°,全面监测光栅器件面内K矢量异常。某AR 光波导客户借此将产品调试周期从48 小时缩短至6 小时。
▌支持多种光栅参数测试
光栅测试系统支持多类型光栅测试,包括:闪耀光栅、反射全息光栅、透射全息光栅和布拉格体全息光栅等。助力VR、AR 行业客户。(实际使用请咨询)
2、硬核技术矩阵:实验室精度,工业级可靠性
▶ 卓立四轴轴微米级定位系统
位移轴光栅尺反馈,重复定位精度±3μm,闭环分辨率:1μm
旋转轴光栅尺反馈,重复定位精度±0.003°,闭环分辨率:0.000152°
支持Φ254mm 超大光栅片全域mapping,40s 完成单点测量,较手动调节效率提升50 倍。
3、从实验室到产线:全场景解决方案
▶ 科研模式
开放API 接口,支持自定义测量Recipe,支持自定义数据处理。
▶ 工业模式
真空吸附,自动上下料,无缝对接MES/QMS 系统,全自动检测
4、系统关键参数一览表
单点周期重复精度 |
≤0.02nm |
单点周期绝对精度 |
≤ ±0.1nm |
单点光栅面内矢量角绝对精度 |
≤±0.01° |
单点光栅面内矢量角重复精度 |
≤±0.005° |
单点测试时间 |
45s |
可测光栅类型 |
反/透全息光栅、闪耀光栅、全息体光栅 |
可测光栅尺寸 |
小于 8 英寸(支持定制) |
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