研究人员开发堆叠全息光栅技术，全彩AR显示亮度大幅提升
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全彩AR显示亮度大幅提升
（映维网Nweon 2026年08月12日）一支印度研究团队日前展示了一种全彩近眼显示装置。它采用三片堆叠的全息光栅，每片光栅分别设计用于引导红、绿或蓝光。这种新设计有助于推动紧凑、节能的增强现实眼镜发展，适用于各种专业和消费应用场景。
全息光栅是微小的光学结构，利用激光记录的干涉图案来精确地重定向和塑造光线。在近眼显示中，它们可用于将光耦合进和耦合出透明波导，从而将数字图像传递到观看者的眼睛。
团队表示：“随着增强现实日益融入日常生活，市场对轻量化、节能且易于制造的显示技术的需求不断增长。我们的堆叠光栅设计能够在降低功耗的同时产生明亮图像，这对于实现轻量化、电池供电的AR眼镜尤其有益，使其在明亮的室内和室外环境中都能显示清晰的虚拟图像。”
研究人员报告了一个集成了堆叠全息光栅的实验室原型。这种新设计得益于一种无需棱镜的制造方法，免去了对齐多个光栅的麻烦，使得多层全息光耦合器的制造和复制更加简便。
“这项技术可用于AR眼镜中的透视显示，应用于导航、工业辅助、教育、医学可视化、维护、培训以及其他需要将色彩信息叠加到现实世界的场景。所述技术也应有可能扩展到大型显示器的制造，例如车辆用的平视显示器。”
AR眼镜所用的近眼显示系统，将小型显示器与图像合成器相结合，将数字内容与现实环境无缝融合。全息波导作为图像合成器是一种颇具前景的选择，因为它利用全息光栅将数字图像引导至用户眼睛，同时保持纤薄轻巧。
然而，用于制造全息光栅的传统方法依赖于笨重的棱镜，这使得制造过程变得复杂。尽管全彩全息波导已有展示，但红、绿、蓝（RGB）光栅是在单一光聚合物薄膜中记录的，这会降低衍射效率，导致图像变暗。
为了制造能产生更明亮图像的全彩波导，研究人员开发了一种无需棱镜的多层方法。该方法在光聚合物薄膜中分别记录每种颜色的光栅，并在制造过程中将各层堆叠起来。这样既保持了它们的相对对准，也省去了记录后复杂的对齐步骤。
团队表示：“我们的方法采用了更简单、更灵活的制造工艺，同时允许对每个颜色通道进行独立优化。这提高了整体光效，使得在相同输入功率下能产生更明亮的虚拟图像，从而降低了显示光源所需的功率。”
为了演示这项技术，研究人员将堆叠的RGB全息光栅作为耦入器和耦出器，集成到透明玻璃波导中。工作时，来自显示器的光垂直照射到输入耦合器上，耦合器以足够大的角度将其导入玻璃内部，使光线被束缚并通过全内反射在波导中传播。当被引导的光到达输出耦合器时，光线会被导出玻璃，射向观看者的眼睛。
研究人员使用微型数字显示器生成测试图像，并用准直透镜将图像光垂直引导至输入耦合器。结果表明，红光、绿光、蓝光及全彩图像均能成功传播，证实了这种无棱镜堆叠RGB方法的有效性。
接下来，研究人员计划从整体上提升显示器的性能，而不仅仅是关注单个全息耦合器。这包括扩大视场角和改善色彩均匀性。在该技术商业化之前，需要将其集成到紧凑、类似眼镜的原型机中，并就亮度、图像质量、功耗、眼部舒适度和长期可靠性等因素进行评估。
