国内SiC光波导新突破，实现75°视场角

8月21日，据浙大光电透露，浙江大学光电科学与工程学院郑臻荣教授团队与合作者在《Science Advances》发表了最新研究成果。（如需获取论文原文，可联系许若冰，WX号：hangjiashuo999）

他们利用人工智能驱动的超光栅逆向设计，基于碳化硅（SiC）材料研制出单层全彩 AR 光波导，实现 75° 超宽视场角，同时彻底消除困扰行业已久的 “鱼骨伪影” 与 “彩虹效应”，为轻薄高性能AR眼镜提供新的技术方向。

研究背景：大视场AR光波导的行业困局

光波导是AR眼镜的核心光学部件，特别是二维出瞳扩展波导可以在轻薄镜片上扩大可视区域，是消费级AR产品的主流技术路线。

但长期以来，该技术始终深陷三重相互牵制的技术矛盾：光利用效率、画面角度均匀性、色彩色散三者很难同时做到最优，当视场角超过50°之后，各类显示缺陷会被进一步放大。

传统衍射波导会出现两类肉眼可见的视觉缺陷，分别是鱼骨伪影和彩虹效应。为规避这些问题，部分商用产品采用多层波导堆叠方案，用不同层分别处理红、绿、蓝三色光。

然而，多层设计会直接增加镜片厚度、重量，加工工艺复杂，良率和成本压力巨大。单层波导虽然是理想发展方向，可传统仿真迭代设计手段很难同时兼顾大视场、全彩色、画面均匀和无伪影多重严苛条件。

同时，视场角大小很大程度取决于基底材料折射率，普通聚合物、玻璃材料折射率有限，很难实现 70° 以上的大视场；碳化硅拥有很高的折射率，是实现超大视场的理想基材，但如何设计适配碳化硅的纳米光栅结构，成为摆在技术人员面前的难题。

技术方案与实验成果：基于超构光栅及SiC实现75°视场角

针对上述难题，浙大团队开发出一套基于物理约束生成对抗网络（PC-GAN）的超构光栅逆向设计方法，把光学物理规则嵌入AI生成模型内部，通过训练好的生成器寻找满足多重约束的纳米光栅构型，不再依赖人工试错，大幅缩短设计周期。

这套AI框架引入两项关键物理评判准则：一项专门管控出瞳亮度均匀性，抑制鱼骨伪影；另一项用来约束光栅周期，从源头抑制色散，消除彩虹效应，能够高效地发现超构光栅设计，同时确保单层波导在整个可见光谱范围内以及超宽视场范围内的高质量成像性能。

传统反复迭代优化需要耗费大量算力，而PC‑GAN完成训练后，短时间就可以批量输出大量合格光栅方案，与传统的拓扑优化相比，可将计算成本降低约5倍。PC‑GAN生成的初始方案还可以再经过少量迭代微调，进一步适配纳米压印、电子束光刻的实际加工限制，保证设计能够落地加工，而不是只停留在仿真层面。

在研究过程中，PC‑GAN根据输入材料折射率、光栅周期，发现了两类可加工的超光栅结构：雪花状超构光栅（SLMG）光学性能上限更高；椭圆形超构光栅（ELMG）加工容错性更好，更贴近产业制造能力。

基于椭圆形超构光栅设计，研究团队使用高折射率碳化硅材料完成样件制备，并取得良好综合指标：实现了75°视场角（FOV），亮度达到1100尼特，在整个可见光谱范围内亮度均匀性达到49.7%（传统二维波导的均匀性低于20%），并能完全消除传统衍射波导的鱼骨伪影和环境光带来的彩虹效应。

该研究证实，高折射率碳化硅基底结合 AI 逆向设计的超光栅，单层结构即可兼顾大视场、轻薄外形与优秀成像质量。这套物理约束 AI 设计范式不只局限 AR 眼镜，还可以拓展到超薄 VR 显示、量子光学器件等其他复杂光子器件研发，为下一代可穿戴光学设备提供新的解决思路。

据《2026 AR眼镜光学显示调研白皮书》数据，2026年，SiC光波导技术在AR显示领域迎来了视场角（FOV）的关键研发突破。行业主流厂商正积极将研发方向从30°级别推向50°乃至更高，但大视场角SiC光波导大多仍处于研发或样品阶段，距离真正意义上的商业化普及仍有一段距离。

为了深入探讨AR眼镜发展趋势与SiC技术的导入前景，行家说将于9月8日举办举办【Micro AR眼镜与Mini LED背光画质进阶趋势分析会】，将邀请亮亮视野、慕德微纳、广纳四维、立讯精密、三安半导体、星钥半导体、思锐智能、株式会社拓谱光技、3D-Micromac AG公司、镭昱、秋水半导体、芯视元等12家企业，共探光波导与SiC技术的应用进展。

一方面，大会特邀6位资深行家发表主题演讲，从产业链多方位角度剖析AR眼镜及SiC光波导的技术瓶颈与市场前景，具体议程如下：

亮亮视野（LLVISION)）硬件产品总监许方：《AR 眼镜产业新周期》

三安半导体总经理助理高玉强：《SiC×Micro LED，重构AR视界》

星钥半导体市场总监陈叠峰：《叠光汇三色，虚实尽斑斓：以多彩Micro LED，开启下一代AR眼镜视觉时代》

思锐智能副总经理陈祥龙：《ALD助力AR发展，从微显示到光波导》

株式会社拓谱光技首席光学专家朱振弦：《高精度高光谱仪在Micro LED AR光学显示模组的量测方案》

3D-Micromac AG公司 半导体与医疗行业业务拓展经理Ji Fischer ：《先进激光微加工破解AR波导切割难题》

另一方面，大会特设产业高层圆桌论坛。届时，星钥半导体市场总监陈叠峰将担任该场论坛主持，立讯精密光学技术委员会主任许国军、慕德微纳CEO杜凯凯、秋水半导体总经理王海峰、广纳四维联合创始人&CTO史瑞、芯视元总经理助理姚远、镭昱CEO庄永漳、三安光电产品经理颜国荣等8位重磅嘉宾将受邀出席，围绕AR眼镜的技术路线、市场机遇与发展方向展开对谈。大会现场还将有超50家面板厂、tier1、终端企业代表听会团莅临创新供应链精品展区，助力上下游企业供需对接，加快Micro LED、SiC等商业化进程。目前，大会已开放报名通道，欢迎大家扫码参会，与各位行家共论未来！