Coherent 制造出几个关键 AR 显示元件，并积极致力于提升相关技术。

虚拟实境（VR）和扩增实境（AR）在过去几年中受到了媒体的广泛关注。这些技术在包括游戏、医疗保健、培训、工程、建筑、室内设计、旅游、国防，甚至产品营销在内的众多应用领域得到广泛采用。但时至今日，VR/AR 仍未对大多数人的生活产生重大影响。

造成这种情况的两个主要原因是 VR/AR 穿戴装置的质量和成本。具体来说，质量涉及图像 亮度、分辨率、视野以及速度和功耗这样的电子特性等因素。此外，穿戴装置尺寸、重量和电池寿命等实际考虑因素也很重要。成本意味着需要将穿戴装置价格降低到足以让大多数消费者都有能力购买。

AR 面临的挑战

要推动这些方面的改进，还有许多技术障碍需要克服。与VR穿戴装置相比，AR面临的这些挑战通常更大。为此，让我们首先回顾一下这些术语的具体含义。下表中总结了这些定义：

VR和MR 穿戴装置的一个关键特征是可以直接观看显示屏。也就是说，它们就在观看者眼前。这使得能够使用类似于显微镜、双筒望远镜和测距仪等仪器中使用的相对简单、传统的观察光学元件。尽管VR光学系统在尺寸上减小了很多。

相比之下，AR目镜中的显示屏不在用户的视野中，因此需要复杂的光学器件将光线重新导 向使用者的眼睛。显示输出必须与佩戴者对环境的直接观察相结合，以使虚拟物体看起来像是在现实世界中一样。实现这一目标的光学器件（通常是分束器或波导）比VR穿戴装置镜头复杂和精密得多。

此外，计算机生成的图像必须在真实世界检视中以正确的位置、距离和方向呈现。这需要穿戴装置持续追踪用户的头部和身体运动，并确定真实环境中物体的大小、位置和方向。虽然大多数VR穿戴装置还包含一些头部和身体运动追踪功能，但AR对此的要求通常更为严苛。

Coherent制定了清晰的AR未来发展计划

Coherent一直在积极参与开发能够解决AR系统的这些问题基于光子学的解决方案。我们主要关注AR穿戴装置的三个功能元素：显示投影仪（或光引擎）、光合路器和光传感器 。

1、显示引擎

大多数AR穿戴装置都使用MicroLED 或激光光束扫描光引擎。Coherent在为 MicroLED 生产提供关键技术方面享有盛誉。具体而言，Coherent采用激光剥离（LLO）技术，将MicroLED与蓝宝石生长芯片进行分离。有时在采用LLO之后，还通过我们的UVtransfer（也执行LLO和像素修复/修剪）实施激光诱导前向转移（巨量转移LIFT）技术。

Coherent 在制造用于显示投影仪的一些微型光学元件方面也拥有广泛的专业知识。其中最有趣的一个元件是用于准直的“超表面”微阵列透镜。

超表面透镜利用奈米结构来改变入射光波。这些功能的制造精度很高，并且满足MicroLED 阵列上的严格公差要求，能够对来自各个发射器的光进行校准。超透镜扁平且非常薄，可以无缝汇集到显示引擎模块中。

一个额外的好处是可以使用光刻或其他晶圆级技术制造超透镜。这意味着可以经济地大量生产它们。因此，这项技术非常符合AR目镜的制造要求。

Coherent还为光引擎提供其他光学元件。其中包括用于激光光束扫描器（LBS）的 RGB 组合器或用于LCOS显示器的薄膜偏振器，以及可应用于各种类型玻璃或整合到几乎任何光学元件的光学叠层中的各种光学镀膜。

2、光合束器

收集影像输出并重定向它，使其看起来与佩戴者直接看到的周围环境重叠，这可能是AR穿戴装置设计中面临的最大光子挑战。不同的团体目前正在开发许多高度创新的设计理念来实现这一目标。同样，Coherent还提供制造一些设备的技术，以及实际设备的元件。

在许多穿戴装置中，目镜镜头都采用波导结构。它们能够将来自显示器（位于框架中）的光引导至使用者的眼睛。波导在显示引擎附近有输入耦合器，在透镜中心有输出耦合器。这些输出耦合器以表面起伏光栅（SLG或全息光学元件（HOE）的形式加以呈现。

使用雷射在光聚合物中记录 HOE。具体来说，此过程使用三个激光源（红色、绿色和蓝色）来完成。与其他形式的全息摄影术一样，用于此技术的激光源必须是单频、具有较长的相干长度、工作稳定性高，并且最好输出高功率（以尽量减少曝光时间）。Coherent Genesis和Verdi激光具有这些特性，使其成为记录HOE的理想选择。

Coherent还可以制造多种不同的光束组合器元件，包括透镜材料。一些领先的 AR公司正在探索将光学晶体用于镜头，以替代玻璃。晶体材料的折射率可以达到2.3或更高。这扩大了视野，并能够通过单个波导传输三种颜色，而不是使用玻璃时需要的两层或三层波导。这有助于减轻AR目镜的重量，让用户体验更加身临其境。

3、光传感器

Coherent一直是生产基于激光的深度感测或3D传感器元件和模块的领先制造商之一。具体来说，我们的大功率 VCSEL 光源（单发射器和阵列）广泛用于受欢迎的智能型手机。这些光源包括用于飞行时间（TOF）或光深度感测模块的阵列。此外，我们还可以将我们的VCSEL阵列与我们的衍射或超表面元件配对，以产生均匀的泛光照明或点图案。我们还设计和制造激光驱动IC，并且可以将这些元件整合到超紧凑模块中。我们的光子学专家明白,在AR应用的3D感测方面，小尺寸和低功耗是关键指标。

AR和VR穿戴装置的定位将成为下一个主要的消费性电子装置和互联网设备。

Coherent拥有非常适合制造AR目镜基于光子学的技术产品群组。这使我们能够支援该领域的创新（特别是在提供制造工具和元件方面），让超紧凑、低功耗和高性能装置在成功取得市场方面发挥关键作用。