Історію людських технологій часто можна розглядати як невпинне прагнення до «вдосконалень» — зовнішніх інструментів, що посилюють природні можливості.
Вогонь, наприклад, служив «додатковим» до травної системи, вивільняючи більше енергії для розвитку мозку. Радіо, що виникло наприкінці 19 століття, стало «зовнішньою голосовою зв’язкою», дозволяючи голосам поширюватися зі швидкістю світла по всій земній кулі.
Сьогодні,AR (доповнена реальність)стає «зовнішнім оком» — мостом між віртуальним та реальним світами, змінюючи те, як ми бачимо наше оточення.
Однак, попри початкові обіцянки, еволюція доповненої реальності (AR) відстає від очікувань. Деякі новатори налаштовані пришвидшити цю трансформацію.
24 вересня Університет Вестлейка оголосив про ключовий прорив у технології AR-дисплеїв.
Замінивши традиційне скло або смолу накарбід кремнію (SiC), вони розробили надтонкі та легкі AR-лінзи, кожна з яких важить лише2,7 грамаі тількитовщиною 0,55 мм—тонші за звичайні сонцезахисні окуляри. Нові лінзи також дозволяютьповнокольоровий дисплей із широким полем зору (FOV)та усунути горезвісні «райдужні артефакти», які є проблемою для звичайних окулярів доповненої реальності.
Це нововведення могло бзмінити дизайн AR-окулярівта наблизити доповнену реальність до масового впровадження споживачами.
Сила карбіду кремнію
Чому варто обрати карбід кремнію для AR-лінз? Історія починається в 1893 році, коли французький вчений Анрі Муассан відкрив блискучий кристал у зразках метеоритів з Аризони, що складається з вуглецю та кремнію. Відомий сьогодні як муассаніт, цей матеріал, схожий на дорогоцінний камінь, цінується за вищий показник заломлення та блиск порівняно з алмазами.
У середині 20-го століття SiC також став напівпровідником наступного покоління. Його чудові теплові та електричні властивості зробили його безцінним в електромобілях, комунікаційному обладнанні та сонячних елементах.
Порівняно з кремнієвими пристроями (максимум 300°C), компоненти SiC працюють при температурі до 600°C з у 10 разів вищою частотою та значно більшою енергоефективністю. Його висока теплопровідність також сприяє швидкому охолодженню.
Штучне виробництво SiC, що є рідкісним у природі, — переважно зустрічається в метеоритах — є складним і дорогим. Вирощування кристала розміром лише 2 см вимагає печі, що працює при температурі 2300°C протягом семи днів. Після вирощування твердість матеріалу, подібна до алмазної, ускладнює огранювання та обробку.
Фактично, початковою метою лабораторії професора Цю Міня в Університеті Вестлейка було вирішення саме цієї проблеми — розробка лазерних методів для ефективного розрізання кристалів SiC, що значно покращить вихід продукції та знизить витрати.
Під час цього процесу команда також помітила ще одну унікальну властивість чистого SiC: вражаючий показник заломлення 2,65 та оптичну прозорість без легування — ідеально для оптики доповненої реальності (AR).
Прорив: технологія дифракційних хвилеводів
У Вестлейкському університетіЛабораторія нанофотоніки та приладобудуваннякоманда фахівців з оптики почала досліджувати, як використовувати SiC в AR-лінзах.
In AR на основі дифракційного хвилеводу, мініатюрний проектор збоку окулярів випромінює світло через ретельно розроблений шлях.Нанорозмірні решіткина лінзі розсіюють та спрямовують світло, відбиваючи його кілька разів, перш ніж спрямувати точно в очі користувача.
Раніше, черезнизький показник заломлення скла (близько 1,5–2,0), потрібні традиційні хвилеводикілька складених шарів— в результаті чоготовсті, важкі лінзита небажані візуальні артефакти, такі як «райдужні візерунки», спричинені дифракцією світла навколишнього середовища. Захисні зовнішні шари ще більше збільшують об’єм лінзи.
ЗНадвисокий показник заломлення SiC (2,65), аодин шар хвилеводутепер достатньо для повнокольорового зображення зКут огляду понад 80°—вдвічі перевищує можливості традиційних матеріалів. Це значно покращуєзанурення та якість зображеннядля ігор, візуалізації даних та професійних застосувань.
Більше того, точні конструкції решіток та надточна обробка зменшують відволікаючі ефекти веселки. У поєднанні з SiCвиняткова теплопровідністьлінзи можуть навіть допомогти розсіювати тепло, що виробляється компонентами доповненої реальності (AR), вирішуючи ще одну проблему компактних AR-окулярів.
Переосмислення правил AR-дизайну
Цікаво, що цей прорив розпочався з простого запитання професора Цю:«Чи справді граничне значення показника заломлення 2,0 має місце?»
Роками галузева традиція вважала, що показники заломлення вище 2,0 спричинятимуть оптичні спотворення. Спростувавши це переконання та використовуючи карбід кремнію (SiC), команда відкрила нові можливості.
Тепер прототип окулярів SiC AR —легкий, термостабільний, з кришталево чистим повнокольоровим зображенням— готові порушити роботу ринку.
Майбутнє
У світі, де доповнена реальність незабаром змінить наше сприйняття реальності, ця історія...перетворення рідкісної «космічної перлини» на високопродуктивну оптичну технологіює свідченням людської винахідливості.
Від замінника алмазів до проривного матеріалу для доповненої реальності наступного покоління,карбід кремніюсправді освітлює шлях уперед.
Про нас
Ми єXKH, провідний виробник, що спеціалізується на пластинах з карбіду кремнію (SiC) та кристалах SiC.
Маючи передові виробничі можливості та багаторічний досвід, ми постачаємовисокочисті матеріали SiCдля напівпровідників наступного покоління, оптоелектроніки та нових технологій доповненої/віртуальної реальності (AR/VR).
Окрім промислового застосування, XKH також виробляєдорогоцінні камені муасаніту преміум-класу (синтетичний карбід кремнію), широко використовуються у вишуканих ювелірних виробах завдяки їхньому винятковому блиску та довговічності.
Чи длясилова електроніка, передова оптика або розкішні ювелірні виробиXKH постачає надійні, високоякісні продукти з карбіду кремнію (SiC) для задоволення потреб світових ринків, що постійно змінюються.
Час публікації: 23 червня 2025 р.