З хуткім развіццём тэхналогіі дапоўненай рэальнасці (AR) разумныя акуляры, як важны носьбіт AR-тэхналогіі, паступова пераходзяць ад канцэпцыі да рэальнасці. Аднак шырокае распаўсюджванне разумных акуляраў усё яшчэ сутыкаецца з многімі тэхнічнымі праблемамі, асабліва з пункту гледжання тэхналогіі дысплеяў, вагі, цеплааддачы і аптычных характарыстык. У апошнія гады карбід крэмнію (SiC), як новы матэрыял, шырока выкарыстоўваецца ў розных сілавых паўправадніковых прыладах і модулях. Цяпер ён прабіваецца ў сферу AR-акуляраў у якасці ключавога матэрыялу. Высокі паказчык праламлення карбіду крэмнію, выдатныя ўласцівасці цеплааддачы і высокая цвёрдасць, сярод іншых характарыстык, дэманструюць значны патэнцыял для прымянення ў тэхналогіі дысплеяў, лёгкай канструкцыі і цеплааддачы AR-акуляраў. Мы можам прапанавацьпласціна SiC, які адыгрывае вырашальную ролю ў паляпшэнні гэтых абласцей. Ніжэй мы разгледзім, як карбід крэмнію можа прынесці рэвалюцыйныя змены ў разумныя акуляры з пункту гледжання яго ўласцівасцей, тэхналагічных прарываў, рынкавага прымянення і будучых перспектыў.
Уласцівасці і перавагі карбіду крэмнію
Карбід крэмнію — гэта паўправадніковы матэрыял з шырокай забароненай зонай, які валодае выдатнымі ўласцівасцямі, такімі як высокая цвёрдасць, высокая цеплаправоднасць і высокі паказчык праламлення. Гэтыя характарыстыкі даюць яму шырокі патэнцыял для выкарыстання ў электронных прыладах, аптычных прыладах і для кіравання тэмпературай. У прыватнасці, у галіне разумных акуляраў перавагі карбіду крэмнію ў асноўным адлюстроўваюцца ў наступных аспектах:
Высокі паказчык праламлення: карбід крэмнію мае паказчык праламлення больш за 2,6, што значна вышэй, чым у традыцыйных матэрыялаў, такіх як смала (1,51-1,74) і шкло (1,5-1,9). Высокі паказчык праламлення азначае, што карбід крэмнію можа больш эфектыўна абмяжоўваць распаўсюджванне святла, змяншаючы страты светлавой энергіі, тым самым паляпшаючы яркасць дысплея і поле зроку (FOV). Напрыклад, акуляры Orion AR ад Meta выкарыстоўваюць тэхналогію хвалявода з карбіду крэмнію, дасягаючы поля зроку 70 градусаў, што значна перавышае поле зроку 40 градусаў традыцыйных шкляных матэрыялаў.
Выдатнае цеплааддаванне: цеплаправоднасць карбіду крэмнію ў сотні разоў вышэйшая за цеплаправоднасць звычайнага шкла, што забяспечвае хуткую цеплааддачу. Цеплааддача з'яўляецца ключавой праблемай для акуляраў дапоўненай рэальнасці, асабліва падчас дысплеяў з высокай яркасцю і працяглага выкарыстання. Лінзы з карбіду крэмнію могуць хутка перадаваць цяпло, якое выпрацоўваецца аптычнымі кампанентамі, павышаючы стабільнасць і тэрмін службы прылады. Мы можам прапанаваць пласціны SiC, якія забяспечваюць эфектыўнае кіраванне тэмпературай у такіх умовах прымянення.
Высокая цвёрдасць і зносаўстойлівасць: карбід крэмнію — адзін з самых цвёрдых вядомых матэрыялаў, саступаючы толькі алмазу. Гэта робіць лінзы з карбіду крэмнію больш зносаўстойлівымі і прыдатнымі для штодзённага выкарыстання. У адрозненне ад гэтага, шкляныя і смалападобныя матэрыялы больш схільныя да драпін, што ўплывае на ўражанні ад выкарыстання.
Эфект супраць вясёлкі: традыцыйныя шкляныя матэрыялы ў акулярах дапоўненай рэальнасці, як правіла, ствараюць эфект вясёлкі, калі навакольнае святло адлюстроўваецца ад паверхні хвалявода, ствараючы дынамічныя каляровыя светлавыя ўзоры. Карбід крэмнію можа эфектыўна ліквідаваць гэтую праблему, аптымізуючы структуру рашоткі, тым самым паляпшаючы якасць адлюстравання і ліквідуючы эфект вясёлкі, выкліканы адлюстраваннямі навакольнага святла ад паверхні хвалявода.
Тэхналагічныя прарывы карбіду крэмнію ў акулярах дапоўненай рэальнасці
У апошнія гады тэхналагічныя прарывы карбіду крэмнію ў акулярах AR былі ў асноўным сканцэнтраваны на распрацоўцы дыфракцыйных хваляводных лінзаў. Дыфракцыйны хвалявод — гэта тэхналогія адлюстравання, якая спалучае з'яву дыфракцыі святла з хваляводнымі структурамі для распаўсюджвання малюнкаў, якія ствараюцца аптычнымі кампанентамі, праз рашотку ў лінзе. Гэта памяншае таўшчыню лінзы, робячы акуляры AR больш падобнымі да звычайных акуляраў.
У кастрычніку 2024 года кампанія Meta (раней Facebook) пачала выкарыстоўваць у сваіх акулярах дапоўненай рэальнасці Orion хваляводы з травленнем з карбіду крэмнію ў спалучэнні з мікрасвятлодыёдамі, што вырашыла ключавыя праблемы ў такіх галінах, як поле зроку, вага і аптычныя артэфакты. Спецыяліст па оптыцы Meta Паскуаль Рывера заявіў, што тэхналогія хваляводаў з карбіду крэмнію цалкам змяніла якасць адлюстравання ў акулярах дапоўненай рэальнасці, змяніўшы ўражанні ад «вясёлкавых светлавых плям, падобных на дыска-шар», на «спакойныя ўражанні, падобныя на канцэртную залу».
У снежні 2024 года кампанія XINKEHUI паспяхова распрацавала першую ў свеце 12-цалевую паўізаляцыйную монакрышталічную падкладку з карбіду крэмнію высокай чысціні, што стала значным прарывам у галіне вырабу падкладак вялікага памеру. Гэтая тэхналогія паскорыць прымяненне карбіду крэмнію ў новых выпадках выкарыстання, такіх як акуляры дапоўненай рэальнасці і радыятары. Напрыклад, 12-цалевая пласціна з карбіду крэмнію можа вырабляць 8-9 пар лінзаў для акуляраў дапоўненай рэальнасці, што значна павышае эфектыўнасць вытворчасці. Мы можам паставіць пласціны SiC для падтрымкі такіх ужыванняў у прамысловасці акуляраў дапоўненай рэальнасці.
Нядаўна пастаўшчык падкладак з карбіду крэмнію XINKEHUI аб'яднаўся з кампаніяй MOD MICRO-NANO, якая вырабляе мікра-нана оптаэлектронныя прылады, для стварэння сумеснага прадпрыемства, якое будзе займацца распрацоўкай і прасоўваннем на рынак тэхналогіі лінзаў для дыфракцыйных хваляводаў з дапоўненай рэальнасцю (AR). XINKEHUI, маючы тэхнічны вопыт у галіне падкладак з карбіду крэмнію, будзе пастаўляць высакаякасныя падкладкі для MOD MICRO-NANO, якая выкарыстае свае перавагі ў мікра-нана аптычнай тэхналогіі і апрацоўцы хваляводаў з дапоўненай рэальнасцю для далейшай аптымізацыі прадукцыйнасці дыфракцыйных хваляводаў. Чакаецца, што гэта супрацоўніцтва паскорыць тэхналагічныя прарывы ў галіне акуляраў з дапоўненай рэальнасцю, спрыяючы руху галіны да больш высокапрадукцыйных і больш лёгкіх канструкцый.
На выставе SPIE AR|VR|MR 2025 кампанія MOD MICRO-NANO прадставіла свае лінзы для акуляраў AR з карбіду крэмнію другога пакалення, вагой усяго 2,7 грама і таўшчынёй усяго 0,55 міліметра, што лягчэй за звычайныя сонцаахоўныя акуляры. Яны забяспечваюць практычна незаўважнае нашэнне і сапраўды «лёгкую» канструкцыю.
Выпадкі прымянення карбіду крэмнію ў акулярах дапоўненай рэальнасці
У працэсе вытворчасці хваляводаў з карбіду крэмнію каманда Меты пераадолела праблемы тэхналогіі нахільнага травлення. Кіраўнік даследаванняў Ніхар Моханты растлумачыла, што нахільнае травленне — гэта нетрадыцыйная тэхналогія рашоткі, якая дазваляе травіць лініі пад нахільным вуглом для аптымізацыі эфектыўнасці сувязі і раз'яднання святла. Гэты прарыў заклаў аснову для масавага ўкаранення карбіду крэмнію ў акулярах з дапоўненай рэальнасцю (AR).
Акуляры Orion AR ад Meta з'яўляюцца тыповым прыкладам прымянення тэхналогіі карбіду крэмнію ў AR. Выкарыстоўваючы тэхналогію хвалявода з карбіду крэмнію, Orion дасягае поля зроку 70 градусаў і эфектыўна вырашае такія праблемы, як прывіды і эфект вясёлкі.
Джузэпэ Карафіёрэ, кіраўнік па тэхналогіі хваляводаў з дапоўненай рэальнасцю (AR) кампаніі Meta, адзначыў, што высокі паказчык праламлення і цеплаправоднасць карбіду крэмнію робяць яго ідэальным матэрыялам для акуляраў з дапоўненай рэальнасцю. Пасля выбару матэрыялу наступнай задачай стала распрацоўка хвалявода, у прыватнасці, працэсу нахільнага травлення для рашоткі. Карафіёрэ растлумачыў, што рашотка, якая адказвае за ўключэнне святла ў лінзу і з яе, павінна выкарыстоўваць нахільнае травленне. Лініі травлення размешчаны не вертыкальна, а пад нахільным вуглом. Ніхар Моханты дадаў, што яны былі першай камандай у свеце, якая дасягнула нахільнага травлення непасрэдна на прыладах. У 2019 годзе Ніхар Моханты і яго каманда пабудавалі спецыяльную вытворчую лінію. Да гэтага не было абсталявання для травлення хваляводаў з карбіду крэмнію, і гэтая тэхналогія была нерэалізаваная па-за лабараторыяй.
Праблемы і будучыя перспектывы карбіду крэмнію
Нягледзячы на вялікі патэнцыял карбіду крэмнію ў AR-шклах, яго прымяненне ўсё яшчэ сутыкаецца з шэрагам праблем. У цяперашні час матэрыял з карбіду крэмнію з'яўляецца дарагім з-за павольнага росту і складанай апрацоўкі. Напрыклад, адна лінза з карбіду крэмнію для AR-шклаў Orion ад Meta каштуе да 1000 долараў, што ўскладняе задавальненне патрэб спажывецкага рынку. Аднак з хуткім развіццём індустрыі электрамабіляў кошт карбіду крэмнію паступова зніжаецца. Акрамя таго, распрацоўка падкладак вялікага памеру (напрыклад, 12-цалевых пласцін) будзе спрыяць далейшаму зніжэнню выдаткаў і павышэнню эфектыўнасці.
Высокая цвёрдасць карбіду крэмнію таксама ўскладняе яго апрацоўку, асабліва пры вырабе мікрананаструктур, што прыводзіць да нізкага выхаду прадукцыі. Чакаецца, што ў будучыні гэтая праблема будзе вырашана дзякуючы больш глыбокаму супрацоўніцтву паміж пастаўшчыкамі падложак з карбіду крэмнію і вытворцамі мікрананаоптычных прыбораў. Прымяненне карбіду крэмнію ў акулярах дапоўненай рэальнасці ўсё яшчэ знаходзіцца на ранняй стадыі, што патрабуе ад большай колькасці кампаній інвеставаць у даследаванні і распрацоўку абсталявання для вытворчасці аптычнага карбіду крэмнію. Каманда Меты чакае, што іншыя вытворцы пачнуць распрацоўваць уласнае абсталяванне, бо чым больш кампаній інвестуюць у даследаванні і абсталяванне для вытворчасці аптычнага карбіду крэмнію, тым мацнейшай будзе экасістэма індустрыі акуляраў дапоўненай рэальнасці спажывецкага класа.
Выснова
Карбід крэмнію, дзякуючы высокаму паказчыку праламлення, выдатнай цеплааддачы і высокай цвёрдасці, становіцца ключавым матэрыялам у галіне акуляраў дапоўненай рэальнасці (AR). Пачынаючы ад супрацоўніцтва паміж XINKEHUI і MOD MICRO-NANO і заканчваючы паспяховым прымяненнем карбіду крэмнію ў акулярах AR Orion ад Meta, патэнцыял карбіду крэмнію ў разумных акулярах быў цалкам прадэманстраваны. Нягледзячы на такія праблемы, як кошт і тэхнічныя перашкоды, па меры развіцця галіны і развіцця тэхналогій чакаецца, што карбід крэмнію будзе яркім у галіне акуляраў дапоўненай рэальнасці, спрыяючы павышэнню прадукцыйнасці, меншай вазе і больш шырокаму распаўсюджванню разумных акуляраў. У будучыні карбід крэмнію можа стаць асноўным матэрыялам у індустрыі дапоўненай рэальнасці, адкрываючы новую эру разумных акуляраў.
Патэнцыял карбіду крэмнію не абмяжоўваецца AR-шкламі; яго міжгаліновае прымяненне ў электроніцы і фатоніцы таксама паказвае велізарныя перспектывы. Напрыклад, актыўна вывучаецца прымяненне карбіду крэмнію ў квантавых вылічэннях і магутных электронных прыладах. Па меры развіцця тэхналогій і зніжэння выдаткаў чакаецца, што карбід крэмнію будзе гуляць ключавую ролю ў большай колькасці абласцей, паскараючы развіццё сумежных галін. Мы можам пастаўляць SiC-пласціны для розных ужыванняў, падтрымліваючы прагрэс як у тэхналогіі AR, так і за яе межамі.
Звязаны прадукт
8-цалевы 200-міліметровы 4H-N SiC пласціны праводны манекен даследчага класа
Час публікацыі: 01 красавіка 2025 г.