加速AR技術(shù)布局，華為入股晶圓級(jí)光芯片公司鯤游光電

繼此前投資了多家芯片企業(yè)之后，近日，華為全資控股的哈勃科技投資有限公司（下稱“哈勃投資”）投資了晶圓級(jí)光學(xué)芯片公司上海鯤游光電。

據(jù)企查查信息顯示，12月18日，上海鯤游光電科技有限公司（下稱“鯤游光電”）發(fā)生工商信息變更，新增哈勃投資和上海臨港智兆二期股權(quán)投資基金合伙企業(yè)（有限合伙）兩家股東，其中，哈勃投資持有鯤游光電6.58%股權(quán)，為該公司第四大股東。

公開(kāi)資料顯示，鯤游光電(North Ocean Photonics)成立于2016年，總部位于中國(guó)上海，專注于晶圓級(jí)光芯片的研發(fā)與應(yīng)用，致力于探索通過(guò)半導(dǎo)體工藝與光學(xué)工藝的融合，以半導(dǎo)體晶圓思路設(shè)計(jì)、制成納米級(jí)、低成本的光學(xué)芯片。鯤游光電核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員曾獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國(guó)電子學(xué)會(huì)電子信息科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)，擁有微光學(xué)領(lǐng)域的核心國(guó)際專利40余項(xiàng)。目前鯤游光電已對(duì)外提供微納光學(xué)、AR光波導(dǎo)、光通訊高速光鏈路的量產(chǎn)產(chǎn)品。

特別值得一提的是，光波導(dǎo)技術(shù)或?qū)⑹俏磥?lái)AR眼鏡的主流顯示方案。光波導(dǎo)的這種特性，對(duì)于優(yōu)化頭戴的設(shè)計(jì)和美化外觀有很大優(yōu)勢(shì)。因?yàn)橛辛瞬▽?dǎo)這個(gè)傳輸渠道，可以將顯示屏和成像系統(tǒng)遠(yuǎn)離眼鏡移到額頭頂部或者側(cè)面，這極大降低了光學(xué)系統(tǒng)對(duì)外界視線的阻擋，并且使得重量分布更符合人體工程學(xué)，從而改善了設(shè)備的佩戴體驗(yàn)。比如此前的微軟HoloLens、Magic Leap One，今年5月Rokid推出的新一代 MR眼鏡Rokid Vision，以及12月10日OPPO發(fā)布的AR眼鏡，都采用了光波導(dǎo)技術(shù)。根據(jù)此前的信息顯示，目前蘋果以及華為也都在研發(fā)VR眼鏡，光波導(dǎo)無(wú)疑將是首選的顯示方案。

在AR眼鏡中，要想光在傳輸?shù)倪^(guò)程中無(wú)損失無(wú)泄漏，“全反射”是關(guān)鍵，即光在波導(dǎo)中像只游蛇一樣通過(guò)來(lái)回反射前進(jìn)而并不會(huì)透射出來(lái)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)達(dá)到全反射需要滿足兩個(gè)條件：(1) 傳輸介質(zhì)即波導(dǎo)材料需要具備比周圍介質(zhì)高的折射率(如圖2所示n1> n2); (2) 光進(jìn)入波導(dǎo)的入射角需要大于臨界角θc.

全反射原理示意圖

光機(jī)完成成像過(guò)程后，波導(dǎo)將光耦合進(jìn)自己的玻璃基底中，通過(guò)“全反射”原理將光傳輸?shù)窖劬η胺皆籴尫懦鰜?lái)。

這個(gè)過(guò)程中波導(dǎo)只負(fù)責(zé)傳輸圖像，一般情況下不對(duì)圖像本身做任何“功”(比如放大縮小等)，可以理解為“平行光進(jìn)，平行光出”，所以它是獨(dú)立于成像系統(tǒng)而存在的一個(gè)單獨(dú)元件。

而光波導(dǎo)又主要有兩種技術(shù)路徑：陣列（又稱幾何或反射光波導(dǎo)）光波導(dǎo)，以及全息光柵光波導(dǎo)（又稱全息光波導(dǎo)、衍射光波導(dǎo)或物理光波導(dǎo)）。雖都叫“波導(dǎo)”，但兩者的實(shí)現(xiàn)原理大相徑庭。

陣列光波導(dǎo)的原理為：圖像源（一般為L(zhǎng)CoS或OLED等微顯示屏）通過(guò)成像系統(tǒng)后，耦合進(jìn)由多個(gè)小棱鏡鍍膜接合而成的光波導(dǎo)基底中，由全反射原理進(jìn)行光束傳播，最終由數(shù)個(gè)分光斜面上將光束耦合出。

而全息光柵光波導(dǎo)采用衍射原理，將圖像源（一般為L(zhǎng)CoS，由于光效限制，全息光柵光波導(dǎo)暫無(wú)法使用OLED）發(fā)射出來(lái)的光線通過(guò)三種衍射紅、藍(lán)、綠波長(zhǎng)的光柵導(dǎo)入玻璃或樹(shù)脂內(nèi)進(jìn)行反射，最終經(jīng)由耦出光柵實(shí)現(xiàn)衍射進(jìn)入人眼。

生產(chǎn)工藝上，二者也是完全不同：陣列光波導(dǎo)的工藝常采用玻璃冷加工工藝，將多個(gè)棱鏡進(jìn)行多次鍍膜后，采用貼合的方式組成一塊完整的陣列光波導(dǎo)鏡片；而全息光柵光波導(dǎo)常采用納米壓印技術(shù)，使用半導(dǎo)體加工工藝將光柵壓印于基底，再將多片光柵貼合至一起成為全息光柵波導(dǎo)鏡片。

陣列光波導(dǎo)和全息光柵光波導(dǎo)兩種方案各有其所長(zhǎng)，陣列光波導(dǎo)的顯示效果、鏡片薄度、透光度和光效等參數(shù)更為優(yōu)異，且可以搭配OLED；而全息光波導(dǎo)在成本、出瞳等參數(shù)上更佳，且可以采用玻璃或樹(shù)脂兩種材質(zhì)。

在今年的2019慕尼黑上海光博會(huì)期間，鯤游光電就正式國(guó)內(nèi)首發(fā)第一代量產(chǎn)型全息光柵AR光波導(dǎo)