用於近眼顯示的超表面衍射光波導 (ARD/310)

近眼顯示技術在實現元宇宙的願景中扮演著關鍵的角色。但當前近眼顯示技術的瓶頸是受製於「不可能三角」，即顯示效果、外觀（體積）和成本這三個因素很難同時達到最佳水平，這對於增強現實(AR)技術尤甚。解決這一問題的關鍵在於找到合適的光學解決方案。在目前的AR顯示光學方案中，棱鏡、自由曲面和Birdbath方案因為鏡片厚度過大而受限於外觀因素，幾何光波導則因工藝複雜而受限於成本因素。 衍射光波導被認為是最有可能突破「不可能三角」的未來主流解決方案，它可以實現更接近傳統眼鏡的外觀形態，並且可以通過納米壓印等半導體製程技術降低成本。然而，當前阻礙衍射光波導進一步商業化的主要問題是成像均勻度不足，以及由色散問題導致的色彩不均勻性。 本項目提出使用超表面代替傳統的衍射光柵，開發新型的超表面衍射光波導，以解決當前衍射光波導技術面臨的關鍵瓶頸。與上述基於傳統光學的解決方案不同，超表面採用微納光學的設計概念，可精確控制光的相位和振幅，並提供更高的設計自由度。本項目旨在利用超表面衍射光波導實現以下目標：(1) 改善多色彩的亮度均勻度；(2) 減小色散以提高色彩的顯示能力；(3) 同時優化成像均勻度的空間和角度因素(出瞳孔均勻度和視場均勻度)。