Historię ludzkiej technologii można często postrzegać jako nieustanne dążenie do „ulepszeń” — zewnętrznych narzędzi, które wzmacniają naturalne zdolności.
Na przykład ogień działał jak „dodatkowy” układ trawienny, uwalniając więcej energii dla rozwoju mózgu. Radio, które narodziło się pod koniec XIX wieku, stało się „zewnętrzną struną głosową”, umożliwiając głosom rozprzestrzenianie się 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 początkowych obietnic, rozwój rozszerzonej rzeczywistości (AR) nie nadąża 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 projektu okularów ARi przybliżyć AR do powszechnej akceptacji konsumentów.
Moc węglika krzemu
Dlaczego warto wybrać węglik krzemu do soczewek AR? Historia zaczyna się w 1893 roku, kiedy francuski naukowiec Henri Moissan odkrył lśniący kryształ w próbkach meteorytu z Arizony – wykonany z węgla i krzemu. Ten materiał o strukturze przypominającej klejnot, znany dziś jako moissanit, jest ceniony za wyższy współczynnik załamania światła i blask w porównaniu z diamentami.
W połowie XX wieku SiC stał się również półprzewodnikiem nowej generacji. Jego doskonałe właściwości termiczne i elektryczne sprawiły, że stał się nieoceniony w pojazdach elektrycznych, sprzęcie komunikacyjnym i ogniwach słonecznych.
W porównaniu z urządzeniami krzemowymi (maks. 300°C), komponenty SiC pracują w temperaturach do 600°C z 10-krotnie wyższą częstotliwością i znacznie wyższą efektywnością energetyczną. Wysoka przewodność cieplna wspomaga również szybkie chłodzenie.
Naturalnie rzadki – występujący głównie w meteorytach – sztuczny SiC jest trudny i kosztowny w produkcji. Wyhodowanie kryształu o średnicy zaledwie 2 cm wymaga użycia 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 pozwoliłoby znacząco zwiększyć wydajność i obniżyć koszty.
Podczas tego procesu zespół odkrył także 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 od optyki zaczął badać, w jaki sposób wykorzystać SiC w obiektywach AR.
In AR oparty na dyfrakcyjnym falowodzieMiniaturowy projektor umieszczony z boku okularów emituje światło poprzez starannie zaprojektowaną ścieżkę.Kratki nanometrycznena soczewce rozpraszają i rozpraszają światło, odbijając je wielokrotnie, zanim trafi dokładnie do oczu osoby noszącej okulary.
Wcześniej, z powoduniski współczynnik załamania światła szkła (około 1,5–2,0)wymagane są tradycyjne falowodywiele warstw ułożonych w stos—co skutkujegrube, ciężkie soczewkioraz niepożądane artefakty wizualne, takie jak „tęczowe wzory” spowodowane dyfrakcją światła otoczenia. Zewnętrzne warstwy ochronne dodatkowo zwiększają grubość soczewki.
ZUltrawysoki współczynnik załamania światła SiC (2,65), Apojedyncza warstwa falowodujest teraz wystarczający do pełnokolorowego obrazowania zPole widzenia przekraczające 80°—podwajają możliwości materiałów konwencjonalnych. To znacznie zwiększazanurzenie i jakość obrazudo gier, wizualizacji danych i zastosowań profesjonalnych.
Co więcej, precyzyjne konstrukcje kratek i ultradokładna obróbka 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 załamania wynoszące 2,0 naprawdę obowiązuje?”
Przez lata branżowe konwencje zakładały, że współczynniki załamania powyżej 2,0 powodują zniekształcenia optyczne. Podważając 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 wysokowydajną technologię optycznąjest świadectwem ludzkiej pomysłowości.
Od substytutu diamentów do przełomowego materiału dla rozszerzonej rzeczywistości (AR) nowej generacji,węglik krzemunaprawdę oświetla drogę naprzód.
O nas
JesteśmyXKH, wiodący producent specjalizujący 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 równieżnajwyższej jakości kamienie szlachetne Moissanite (syntetyczny SiC), powszechnie stosowane w jubilerstwie ze względu na wyjątkowy blask i trwałość.
Czy dlaelektronika mocy, zaawansowana optyka lub luksusowa biżuteriaFirma XKH dostarcza niezawodne, wysokiej jakości produkty SiC, które spełniają zmieniające się potrzeby rynków globalnych.
Czas publikacji: 23-06-2025