用於近眼显示的超表面衍射光波导 (ARD/310)

近眼显示技术在实现元宇宙的愿景中扮演着关键的角色。但当前近眼显示技术的瓶颈是受製於「不可能三角」，即显示效果、外观（体积）和成本这三个因素很难同时达到最佳水平，这对於增强现实(AR)技术尤甚。解决这一问题的关键在於找到合适的光学解决方案。在目前的AR显示光学方案中，棱镜、自由曲面和Birdbath方案因為镜片厚度过大而受限於外观因素，几何光波导则因工艺复杂而受限於成本因素。 衍射光波导被认為是最有可能突破「不可能三角」的未来主流解决方案，它可以实现更接近传统眼镜的外观形态，并且可以通过纳米压印等半导体製程技术降低成本。然而，当前阻碍衍射光波导进一步商业化的主要问题是成像均匀度不足，以及由色散问题导致的色彩不均匀性。 本项目提出使用超表面代替传统的衍射光栅，开发新型的超表面衍射光波导，以解决当前衍射光波导技术面临的关键瓶颈。与上述基於传统光学的解决方案不同，超表面採用微纳光学的设计概念，可精确控制光的相位和振幅，并提供更高的设计自由度。本项目旨在利用超表面衍射光波导实现以下目标：(1) 改善多色彩的亮度均匀度；(2) 减小色散以提高色彩的显示能力；(3) 同时优化成像均匀度的空间和角度因素(出瞳孔均匀度和视场均匀度)。