2021年8月18日，杭州光粒科技（以下简称：光粒）发布了国内首款全息树脂光波导——Holoresin™，标志着AR眼镜向着轻量化的目标又迈出了坚实的一步。
根据官方介绍，光粒成立于2017年2月，是一家致力于打造AR互联网消费级入口的企业，其创始团队来自浙江大学、康奈尔大学和特拉华大学等国内外一流学府，目前研发团队囊括了一批80后、90后国际国内相关领域的顶级学者和专家。
▲图源：光粒
据了解，光粒自主建立了全球领先的多功能微纳加工中心和衍射波导技术中心，掌握全息体光波导的全链技术，包括设计、制造、材料等所有环节，拥有中国和国际专利170余项。其近期重点攻克了全息树脂光波导的关键技术与量产环节，率先实现技术突破，成为目前全球市场唯二能够生产该材质光波导产品的企业。
全息树脂光波导Holoresin™
相比AR眼镜中另外两种常见的光学方案——自由曲面与棱镜方案，光波导拥有着轻薄和外界光线高穿透性两大优势，被认为是注重佩戴体验与外观设计的消费级AR眼镜未来必选的光学方案。
▲表面浮雕光栅波导量产流程，图源：网络
根据光线进出光波导的耦合结构，光波导总体上可以分为几何光波导与衍射光波导，其中后者根据制造技术可以进一步细分为表面浮雕光栅波导(SRG Waveguide)和全息体光栅波导（VHG Waveguide）。几何光波导（或阵列光波导）与表面浮雕光栅波导技术较为成熟，但设计壁垒、工艺难度和制造成本较高，目前上市销售的AR眼镜中，微软的HoloLens 2、Magic Leap One、Vuzix旗下AR眼镜等，均采用了表面浮雕光栅波导。
▲全息体光波导制备过程，图源：网络
对比表面浮雕光栅波导，全息体光栅波导通过双光束激光全息曝光的方式，直接在微米级光聚合物薄膜内干涉形成纳米级的光栅结构，因此在工艺上来说更加高效，成本较其他光波导技术也具有明显优势，但技术成熟度上不如几何光波导与表面浮雕光栅波导。苹果公司收购的Akonia、索尼、Digilens以及光粒等企业都在致力于全息体光栅波导的研发与量产。
▲Holoresin™在室内（上）和室外（下）的显示效果
光粒此次发布的Holoresin™，正是其自主研发的一款树脂基底全息体光波导，透光率超过90%，视场角达到25°，不仅成本远低于玻璃基底的光波导，同时还克服了玻璃光波导因为易碎而必须额外添加保护镜片带来的额外重量与体积，能够胜任更加轻薄的AR眼镜设计，广泛适用于包括户外、运动、军事等高速移动场景在内的各种使用环境，极具性价比。目前Holoresin™支持单色显示，彩色版本Holoresin™已经进入测试阶段，预计将于明年发布。
从技术到量产，光粒的突破之路
全息体光波导对于材质的稳定性及质量要求极高，需要具备高度平行且几乎完美的波导表面。光波导的光学原理决定了光线进入光波导后要经历很多次全内反射，波导表面的任何一点瑕疵都可能会对成像质量带来指数级的影响，所以，相比玻璃基底相对成熟的加工工艺，树脂基底的光波导一直都是技术高峰上难以采撷的明珠。
▲图源：光粒
正因为这样，设计一款成熟可量产的全息树脂光波导，不仅需要企业解决材料研发、光栅设计算法开发、光学模拟软件开发，还需要企业能够对全息材料量产工艺、良品率等多方面的问题有足够的把控。以光学软件为例，目前市面上的主流光学软件例如Code V、Zemax等，能够对几何光学进行很好的模拟，但是对于全息体光波导无法进行有效的模拟，需要研发企业自行编写相应的光学追踪程序，完整模拟波导的特性。
光粒重点攻克了能实现宽波长、大角度光栅衍射的全息材料，实现了厚度均匀、性能稳定的全息材料制备，确保了全息树脂光波导量产的基础；同时根据其成功研发的全息材料定制开发了对应的宽波长、大角度全息衍射光栅设计算法与光学模拟软件，同时还自主研发了全息膜自动化生产设备，实现了衍射光栅的自动化生产，保障了产品的产量与良品率。
▲图源：光粒
根据杭州光粒科技公布的信息，目前Holoresin™的年产量已经可以达到10万片以上，同时良品率高达95%，完全可以满足自身以及其他AR眼镜研发企业的量产需求。
低成本光波导，铺平AR消费市场普及路
相比VR一体机在消费市场掀起的热潮，AR眼镜目前在消费市场的普及依然有诸多障碍需要克服。
首先是价格问题，AR眼镜动辄数千元甚至上万元的售价，足以令非发烧用户望而却步，但VR一体机的售价已经下探到2000元人民币左右的价位，接受程度相比就要高很多；
其次是内容生态，目前AR眼镜尚未面向消费市场建立起完整的内容生态，相比VR平台层出不同的游戏和影视内容，目前消费者能够体验的AR内容依然屈指可数；
最后是产品设计，消费者对于AR眼镜外观设计期望较高，市面上现有的AR眼镜依然较为笨重，并不符合消费者对于“眼镜”一词的认知。
光机（Light Engine）与光学器件是AR眼镜的技术核心之一，也占据了AR眼镜很大一部分成本。Holoresin™这类能够降低AR眼镜成本、改善AR眼镜笨重体验的光波导出现，无疑推动了AR眼镜的不断进步，拉近了AR眼镜与消费者之间的距离。不过这样一款新品究竟表现如何，仍然需要市场的检验。
▲GUANGLI Lightin系列AR眼镜
光粒透露，其过去自主设计生产的GUANGLI Lightin系列AR眼镜已经落地仓储物流、军警安防、工业生产等应用场景，随着Holoresin™全息树脂光波导产品的推出，光粒也将同步更新旗下产品线，于9月推出新款采用Holoresin™的AR眼镜新品，届时，大家将可以真正体验到全息树脂光波导带来的全新体验。
“In light we trust坚信光明”，是光粒团队秉承的信念，Holoresin™的诞生，是光粒对光学前沿领域不懈探索的成果。我们期待着更多像光粒这样的企业出现，通过技术创新推动AR/VR产业的发展，让AR/VR产品能更快的走进千家万户。
