鯤游光電正式國內首發(fā)量產型全息光柵AR光波導——逍遙系列，引發(fā)業(yè)界關注

近日，2019慕尼黑上海光博會、電子展在上海新國際博覽中心同時開幕。作為亞洲激光、光學光電等領域的行業(yè)盛會，本次展會涵蓋半導體、傳感器技術、微納米系統(tǒng)、無源元件及連接器等技術，吸引了全球超過1000家電子元器件、光電顯示知名企業(yè)參與，全方位展示了光電子產業(yè)鏈的最新科技、最新品及解決方案。

光博會OW7展館，專注于晶圓級光芯片研發(fā)與應用的高科技企業(yè)——鯤游光電，正式國內首發(fā)量產型全息光柵AR光波導——逍遙系列，引發(fā)業(yè)界關注。

據了解，目前全球能夠量產全息光柵AR光波導的公司僅有包括微軟HoloLens、Magic Leap在內的少數幾家，數量屈指可數。本次鯤游光電推出的逍遙系列——全息光柵AR光波導，不但在國內領先，同時也將使其成為國際上該領域產業(yè)發(fā)展的重要推動者。

AR爆發(fā)前夜，全息光柵光波導成巨頭競搶焦點

近年來，繼虛擬現實（VR）之后，增強現實（AR）被視為未來新的爆發(fā)產業(yè)。與VR相比，AR與現實更好的結合，造就了比之VR更廣泛的應用場景。根據Digi-Capital、高盛等預測，到2020年全球AR市場規(guī)模預測達到近1000億美元，AR產業(yè)空間巨大。

同樣，業(yè)界普遍認為經過過去兩年的孕育，2019年或將成為AR產業(yè)的爆發(fā)元年。Magic Leap One的驚鴻一瞥、上月剛剛發(fā)布的微軟HoloLens 2等新品直接引爆了市場對于AR的新一輪想象。特別是在時下手機市場創(chuàng)新乏力的現狀下，“以AR眼鏡升級未來手機”的暢想不絕于耳。華為也高調宣布即將推出AR眼鏡、蘋果的AR眼鏡呼之欲出……手機廠商的積極入局，更對AR產業(yè)進一步發(fā)展起到了推波助瀾的作用。

據鯤游光電研發(fā)總監(jiān)樓歆曄博士介紹，本次鯤游光電發(fā)布的逍遙系列產品，其核心技術為全息光柵AR光波導，該項技術是實現AR頭顯中至關重要的環(huán)節(jié)——光學顯示最具競爭力的技術路線之一。光學顯示部分在AR頭顯中至關重要，從實現上看也是目前整個頭顯中難度最大、成本最高的關鍵環(huán)節(jié)之一。

區(qū)別于佩戴VR頭盔后用戶所看到的場景全部是虛擬的圖像，由于AR是將虛擬圖像疊加到現實場景當中的一門技術，這就要求AR眼鏡在滿足用戶看到虛擬圖像的同時，還要滿足能夠看到真實世界的場景。這一差異性對AR設備的光學顯示技術提出了新的要求。

目前為攻克AR光學顯示，行業(yè)正逐步形成了如下四種主要的技術路線：

1、首先市場上相對成熟的自由曲面技術，其優(yōu)點是成本相對較低、工藝相對成熟；但缺點也非常顯著，包括鏡片大體積、厚重，形態(tài)不靈活等。

2、其次相對主流的技術路線包括幾何光波導，也即反射式光波導技術，但由于工藝難度的限制，量產性一直無法突破。

3、另一種光波導技術基于體光柵，但其材料制備復雜、規(guī)模量產困難、長期可靠性、材料穩(wěn)定性難保證。

4、最后則是鯤游光電本次所使用的全息光柵光波導技術。

全息光柵光波導技術的主要原理是二元光學理論，在晶圓表面光刻極為精細的結構（<100nm）形成表面浮雕光柵結構，通過光柵衍射原理成像。該技術突破了傳統(tǒng)冷光學和注塑工藝，通過晶圓級光學制成，使得結構層可以做到亞微米級厚度，真正有機會做到“薄如蟬翼”；同時形態(tài)不受限，可以制成任意大小尺寸。其最大的優(yōu)點是由于使用了半導體制成工藝，量產性好；成本與量直接相關，可以做到極低成本。

據悉，由于其極佳的量產性與靈活性，全息光柵光波導技術正逐步成為行業(yè)內最受關注的熱點，也成為了巨頭必爭的兵家之地。目前包括微軟的HoloLens、HoloLens 2，Magic Leap One等巨頭的旗艦產品均采用了這種技術。

全息光柵波導成兵家必爭，實現量產卻頗多不易

雖然全息光柵波導正成為巨頭必爭之地，但作為AR顯示技術中的制高點，在其技術實現的過程中也面臨著諸多難題，這進一步加劇了全息光柵波導實現量產的難度。

樓歆曄博士表示，目前全息光柵光波導技術在研發(fā)和實現量產的過程中主要面臨著以下幾方面的難點。

1、仿真設計復雜：首先，全息光柵波導無法通過傳統(tǒng)光線追蹤的方式仿真設計，而需要通過光的波動性理論和矢量理論計算，技術實現難度較高；其次，一個AR鏡片上可能由多個光柵區(qū)域構成，多個光柵之間的相互疊加顯示如何實現，這也需要非常大的運算量；最后，由于光波導是用于顯示用途，所以必須考慮多種顏色的色平衡、畸變、搭配顯示等問題。由于不同色光之間存在互相影響、制約的特性，所以在設計上如何根據應用選取最佳方案，這也極具挑戰(zhàn)。

2、母版制備復雜：將復雜的結構設計制作實現出來，是對工程上的全新挑戰(zhàn)。全息光柵的特征尺度只有幾十納米，對于如此微小的尺度來說，傳統(tǒng)的冷光學或注塑工藝已經完全不適用了，而必須借助晶圓級光學工藝將數以億計的微小結構“光刻”在母版上。另外，全息AR波導中使用最廣的是傾斜的光柵結構，對于制成納米尺度的光柵結構就已實屬不易了，而傾斜結構的制成在半導體領域也屬于技術難點，實現難度可想而知。而對于同一片AR鏡片上有可能會使用多種不同的光柵類型，如何將多種光柵刻制到同一片基片上更是難上加難。

3、生產工藝復雜：在解決了設計與母版的問題以后，最后一步是要面對生產環(huán)節(jié)，特別是真正的量產要求。量產第一個需要解決的是如何實現納米尺度結構的完美復制，特別要考慮母版光柵上不同形貌光柵的組合，而且有不同向性的斜齒光柵的形貌下如何實現復制。其次要考慮整片的良品率與一致性。通常來說，越大的面積，良品率控制越為復雜。AR光波導通常都比較大，至少幾厘米以上，對于如此大尺寸的復制生產，需要極高的工藝把控。

本次鯤游光電推出逍遙系列全息光柵AR光波導，不但在國內領先，在國際上也成為了躋身微軟、Magic Leap等行業(yè)領先的公司行列，成為業(yè)界屈指可數的少數幾家可生產全息光柵AR光波導的公司之一。

據樓歆曄博士介紹，本次鯤游光電推出的全息光柵AR光波導主要具有以下特點：

1、單片復合光柵結構。鯤游光電通過將不同結構、不同調制形貌的光柵復合組成一片光柵，實現光場重建。使得光機耦入的方式更為靈活，AR波導的形貌也更為多樣，可以更廣泛的應用于不同場景。

2、極致輕薄。充分發(fā)揮了全息光柵波導的特性。通過晶圓級光學工藝，將微納結構控制在1微米的厚度以內。使得整個鏡片的厚度只有0.5毫米厚，真正做到了薄如蟬翼。

3、單片多色。目前國際上同類的AR全息光柵波導，HoloLens為3片裝；Magic Leap為6片裝，本次逍遙系列只通過單片復合光柵就實現了多種色彩。這樣直接制作成本就變?yōu)閲H友商的1/3和1/6，極大提升了性價比和落地可行性。

4、高量產性。通過晶圓級光學制成工藝，實現批量量產。量產價格與產量直接掛鉤，實現低量產價格，促進產品化進程。

5、全天候工作?；谌⒐鈻诺脑硖匦?，任意光柵區(qū)域均可實現光場重建，即使AR片出現局部破損、碎裂、泥漬、斷裂等也可以完整成像。這使得逍遙系列的全天候工作特性大幅提升，特別在一些環(huán)境要求嚴苛的情況下仍可使用。

專注“光芯片”領域，做精做深核心元件

在談到企業(yè)定位的時候，樓歆曄博士表示：“在一個行業(yè)里面，越是上游的廠商壁壘越高，數量也越少，能夠獲取的行業(yè)利潤也較大。作為晶圓級光學的上游廠商，鯤游光電目前主要專注于“光芯片”領域，致力于做精做深核心元件，服務于中下游廠商，將芯片層級做到極致。公司樂意于通過與中下游廠商多種形式、廣泛的合作方式來開拓市場，與行業(yè)伙伴共同做大市場?！?/p>

目前鯤游光電重點關注增強現實（AR）顯示光波導、3D深度成像微納光學元件、光通訊高速光鏈路三類產品系列?？梢园凑湛蛻粢?，為客戶提供一站式的Foundry服務，也可以根據客戶的需求，為客戶提供整體解決方案。

過硬的產品以及服務能力背后，是公司在專業(yè)人才以及核心技術層面的深厚儲備。

鯤游光電研發(fā)總監(jiān)樓歆曄博士畢業(yè)于全球專業(yè)排名第一的美國羅切斯特大學光學系，師從于克林頓政府科技顧問、美國工程院院士Duncan T. Moore，有著15年衍射光學和增強現實設計工藝經驗。曾是微軟HoloLens全息眼鏡團隊的早期成員，作為資深光學工程經理，參與并領導了HoloLens第一代產品的光學、工藝、數據團隊，被授予微軟杰出貢獻獎、微軟精英人才成長計劃，擁有10余項重要的虛擬現實/增強現實領域的美國/世界/歐洲/中國發(fā)明專利，同時也是Optics Letters等多家國際頂級期刊的審稿專家。

此外，核心研發(fā)團隊及管理層還包括斯坦福大學、羅切斯特大學、劍橋大學、浙江大學、上海交大等知名光電院所的教授、博士；前微軟、美國國家航空航天局、富通光纖、天域半導體、麥肯錫等國際知名企業(yè)高管。核心研發(fā)團隊成員曾獲得國家科技進步二等獎、全國五一勞動獎章等。公司成立以來也獲得華登國際、遠璟資本、中科創(chuàng)星、昆仲資本、晨暉創(chuàng)投、中恒星光、舜宇光學近兩億元融資。

樓歆曄博士表示，晶圓級光學是拉開“消費光子”序幕的基石技術，鯤游光電正在將其技術優(yōu)勢廣泛的延展到了“光芯”的各個領域，同時也在發(fā)力3D深度成像微納光學核心元件，其結構光用DOE系列和TOF專用Diffuser系列產品也已經導入量產。