3月20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盛會，本次展會涵蓋半導體、傳感器技術、微納米系統、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、光電顯示知名企業參與，全方位展示了光電子產業鏈的最新科技、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與應用的高科技企業——鯤游光電，正式國內首發量產型全息光柵AR光波導——逍遙系列，引發業界關注。

    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發展的重要推動者。

AR爆發前夜，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產業。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市場規模預測達到近1000億美元，AR產業空間巨大。

    同樣，業界普遍認為經過過去兩年的孕育，2019年或將成為AR產業的爆發元年。Magic Leap One的驚鴻一瞥、上月剛剛發布的微軟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產業進一步發展起到了推波助瀾的作用。

    據鯤游光電研發總監樓歆曄博士介紹，本次鯤游光電發布的逍遙系列產品，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節——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、成本最高的關鍵環節之一。

    區別于佩戴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、規模量產困難、長期可靠性、材料穩定性難保證。

    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”；同時形態不受限，可以制成任意大小尺寸。其最大的優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。

    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。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節，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等行業領先的公司行列，成為業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為國際友商的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。基于全息光柵的原理特性，任意光柵區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

    在談到企業定位的時候，樓歆曄博士表示：“在一個行業里面，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，與行業伙伴共同做大市場。”

    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。可以按照客戶要求，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，是公司在專業人才以及核心技術層面的深厚儲備。

    鯤游光電研發總監樓歆曄博士畢業于全球專業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高管。核心研發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、元璟資本、中科創星、昆仲資本、晨暉創投、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勢廣泛的延展到了“光芯”的各個領域，同時也在發力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。