Historię ludzkiej technologii można często postrzegać jako nieustanne dążenie do „ulepszeń” – zewnętrznych narzędzi, które wzmacniają naturalne zdolności.
Na przykład ogień służył jako „dodatkowy” układ trawienny, uwalniając więcej energii na rozwój mózgu. Radio, które narodziło się pod koniec XIX wieku, stało się „zewnętrzną struną głosową”, umożliwiając głosom podróżowanie z prędkością światła po całym globie.
Dzisiaj,AR (rzeczywistość rozszerzona)staje się „zewnętrznym okiem” – łączącym świat wirtualny z rzeczywistym, zmieniającym sposób, w jaki postrzegamy nasze otoczenie.
Jednak pomimo wczesnych obietnic, ewolucja AR pozostaje w tyle za oczekiwaniami. Niektórzy innowatorzy są zdeterminowani, aby przyspieszyć tę transformację.
24 września Uniwersytet Westlake ogłosił przełom w technologii wyświetlania rozszerzonej rzeczywistości (AR).
Zastępując tradycyjne szkło lub żywicęwęglik krzemu (SiC)opracowali ultracienkie i lekkie soczewki AR, z których każda waży zaledwie2,7 gramai tylkogrubość 0,55 mm—cieńsze niż typowe okulary przeciwsłoneczne. Nowe soczewki umożliwiają równieżwyświetlacz pełnokolorowy o szerokim polu widzenia (FOV)i wyeliminować słynne „artefakty tęczy”, które są zmorą tradycyjnych okularów AR.
Ta innowacja mogłabyzmienić kształt okularów ARi przybliżyć AR do powszechnego stosowania przez konsumentów.
Moc węglika krzemu
Dlaczego wybrać węglik krzemu do soczewek AR? Historia zaczyna się w 1893 r., kiedy francuski naukowiec Henri Moissan odkrył błyszczący kryształ w próbkach meteorytu z Arizony — wykonany z węgla i krzemu. Znany dziś jako moissanit, ten materiał przypominający klejnot jest uwielbiany za wyższy współczynnik załamania światła i blask w porównaniu do diamentów.
W połowie XX wieku SiC pojawił się również jako półprzewodnik nowej generacji. Jego doskonałe właściwości termiczne i elektryczne sprawiły, że stał się nieoceniony w pojazdach elektrycznych, sprzęcie komunikacyjnym i ogniwach słonecznych.
W porównaniu do urządzeń krzemowych (maks. 300°C) komponenty SiC działają w temperaturze do 600°C z 10-krotnie wyższą częstotliwością i znacznie większą wydajnością energetyczną. Ich wysoka przewodność cieplna pomaga również w szybkim chłodzeniu.
Naturalnie rzadki — występujący głównie w meteorytach — sztuczny SiC jest trudny i kosztowny. Wyhodowanie zaledwie 2-centymetrowego kryształu wymaga pieca o temperaturze 2300°C pracującego przez siedem dni. Po wyhodowaniu twardość materiału przypominająca diament sprawia, że cięcie i obróbka stają się wyzwaniem.
W rzeczywistości pierwotnym celem laboratorium prof. Qiu Mina na Uniwersytecie Westlake było rozwiązanie właśnie tego problemu — opracowanie technik opartych na laserach, które umożliwiłyby wydajne cięcie kryształów SiC, co znacznie zwiększyłoby wydajność i obniżyło koszty.
W trakcie tego procesu zespół odkrył również inną wyjątkową właściwość czystego SiC: imponujący współczynnik refrakcji wynoszący 2,65 i przejrzystość optyczną w przypadku braku domieszek — idealną dla optyki AR.
Przełom: technologia falowodów dyfrakcyjnych
Na Uniwersytecie WestlakeLaboratorium Nanofotoniki i Instrumentacjizespół specjalistów w dziedzinie optyki zaczął badać, w jaki sposób wykorzystać SiC w obiektywach AR.
In AR na bazie falowodu dyfrakcyjnegoMiniaturowy projektor umieszczony z boku okularów emituje światło poprzez starannie zaprojektowaną ścieżkę.Kratki nanometrycznena soczewce dyfraktują i kierują światło, odbijając je wielokrotnie, zanim trafi ono dokładnie do oczu użytkownika.
Wcześniej, z powoduniski współczynnik załamania światła szkła (około 1,5–2,0), wymagane są tradycyjne falowodywiele warstw ułożonych w stos—co skutkujegrube, ciężkie soczewkii niepożądane artefakty wizualne, takie jak „wzory tęczy” spowodowane dyfrakcją światła otoczenia. Ochronne warstwy zewnętrzne dodatkowo zwiększają objętość soczewki.
ZBardzo wysoki współczynnik refrakcji SiC (2,65), Apojedyncza warstwa falowodujest teraz wystarczający do pełnokolorowego obrazowania zPole widzenia przekraczające 80°—podwajają możliwości konwencjonalnych materiałów. To znacznie zwiększazanurzenie i jakość obrazudo gier, wizualizacji danych i zastosowań profesjonalnych.
Ponadto precyzyjne wzory kratek i ultradokładne przetwarzanie redukują rozpraszające efekty tęczy. W połączeniu z SiCwyjątkowa przewodność cieplnaSoczewki te mogą nawet pomóc rozproszyć ciepło wytwarzane przez komponenty AR, co rozwiązuje kolejny problem w przypadku kompaktowych okularów AR.
Nowe spojrzenie na zasady projektowania rozszerzonej rzeczywistości
Co ciekawe, przełom ten rozpoczął się od prostego pytania zadanego przez prof. Qiu:„Czy ograniczenie współczynnika refrakcji wynoszące 2,0 jest naprawdę obowiązujące?”
Przez lata konwencja branżowa zakładała, że współczynniki refrakcji powyżej 2,0 powodują zniekształcenia optyczne. Kwestionując to przekonanie i wykorzystując SiC, zespół odkrył nowe możliwości.
Teraz prototyp okularów SiC AR —lekki, termicznie stabilny, z krystalicznie czystym obrazem w pełnym kolorze—są gotowi zrewolucjonizować rynek.
Przyszłość
W świecie, w którym AR wkrótce zmieni sposób, w jaki postrzegamy rzeczywistość, ta historiaprzekształcenie rzadkiego „kosmicznego klejnotu” w technologię optyczną o wysokiej wydajnościjest świadectwem ludzkiej pomysłowości.
Od substytutu diamentów do przełomowego materiału dla rozszerzonej rzeczywistości nowej generacji,węglik krzemunaprawdę oświetla drogę naprzód.
O nas
JesteśmyXKH, wiodącego producenta specjalizującego się w płytkach z węglika krzemu (SiC) i kryształach SiC.
Dzięki zaawansowanym możliwościom produkcyjnym i wieloletniemu doświadczeniu dostarczamymateriały SiC o wysokiej czystościdla półprzewodników nowej generacji, optoelektroniki i nowych technologii AR/VR.
Oprócz zastosowań przemysłowych, XKH produkuje równieżkamienie szlachetne Moissanite klasy premium (syntetyczny SiC), powszechnie stosowane w jubilerstwie ze względu na wyjątkowy blask i trwałość.
Czy dlaelektronika energetyczna, zaawansowana optyka lub luksusowa biżuteriaXKH dostarcza niezawodne, wysokiej jakości produkty SiC, które spełniają zmieniające się potrzeby rynków globalnych.
Czas publikacji: 23-06-2025