增强现实（AR）技术正迅速融入日常生活，从教育和医疗到游戏和娱乐。然而，核心的AR设备仍然笨重且沉重，长时间佩戴不舒适。POSTECH的一项突破现在有望改变这一现状。
AR眼镜商业化的主要障碍之一是波导。在AR光学中，镜头本身也充当“光的高速公路”，直接将虚拟图像引导到用户的眼睛中。由于色散，传统设计需要为红、绿、蓝光分别设置多个波导层——三到六层叠加的玻璃片——不可避免地增加了重量和厚度。
POSTECH的Junsuk Rho教授和他的同事们通过开发一种处理所有颜色的无色差超晶格，消除了多层的需要。关键在于一系列纳米级硅氮化物（Si₃N₄）柱，其几何形状通过随机拓扑优化算法精细调节，以最大效率引导光线。
在实验中，研究人员使用500微米厚的单层波导产生了生动的全彩图像——约为人类头发直径的百分之一。他们还确保了一个舒适的9毫米眼箱，确保即使观众的眼睛稍微移动，图像仍然保持清晰。
新设计消除了色彩模糊，同时在亮度和色彩均匀性上优于多层光学。一旦商业化，这项技术可以使AR眼镜和普通眼镜一样薄、轻，减少佩戴者的疲劳，并由于制造过程更简单而降低生产成本。真正的日常AR时代向我们更进一步。
“这项工作标志着下一代AR显示器的一个关键里程碑，”Rho教授说。“结合可扩展的大面积制造，它使商业化触手可及。”
该研究由Junsuk Rho（通讯作者，POSTECH）、Seokwoo Kim、Joohoon Kim和Seokil Moon撰写，属于POSTECH机械、化学和电气工程系及跨学科生物科学与生物工程研究生院，与三星研究的视觉团队合作进行。该研究于2025年4月30日在《自然纳米技术》上在线发表。此研究得到了POSCO Holdings N.EX.T Impact、三星研究、贸易、工业和能源部的炼金术项目、科学技术信息通信部的全球融合研究支持计划及中期研究者计划的支持。
