發布會現場展示的概念AR眼鏡
人類技術的歷史，或許可以看成是一個不斷尋找“外掛”的過程。
對人類至關重要的火，像是一個外掛的消化系統，讓我們可以將更多能量供應給大腦；誕生于19世紀末的無線電，像是外掛的聲帶，讓我們可以把聲音以光速傳遍地球。
而AR（Augmented Reality，增強現實）,無疑是人類眼睛的外掛，它連接了虛擬與現實，改變了人類觀看世界的方式。
只是，從本世紀初露面至今，它的發展有點跟不上人們的期待，有人決心給這個“外掛”加一點助力。
9月24日上午，由西湖大學未來產業研究中心孵化的慕德微納（杭州）科技有限公司，宣布實現AR眼鏡關鍵技術突破。
他們用碳化硅代替傳統的玻璃或樹脂鏡片，打造出極致輕薄的碳化硅AR鏡片——單片重2.7克，厚度僅0.55毫米——比你平時戴的太陽鏡還要薄。并且，它還實現了大視場角的單片全彩顯示，以及消除了傳統AR眼鏡“彩虹紋”干擾問題。
這將顛覆AR眼鏡的設計形態，讓它加速“飛入尋常百姓家”！
AR眼鏡鏡片的這一次技術突破，首先源自于碳化硅。碳化硅是什么？為什么會選擇它做鏡片？
故事要從很久以前說起。
1893年，法國科學家亨利·莫桑從美國亞利桑那州隕石坑樣品中找到一種晶體，并明確了它由碳和硅構成。為了紀念亨利·莫桑，碳化硅也被稱為莫桑石。
沒錯，碳化硅就是年輕人喜歡的那個莫桑石。它比鉆石擁有更高的折射率和光澤，純凈又透明，象征了人們對愛情的期許，很多時候被當作鉆石平替。
上世紀中葉，隨著理論和技術研究的突破，碳化硅開始作為重要的半導體材料登上舞臺，并逐漸成為第三代半導體材料的代表，在新能源汽車、通訊設施、太陽能電池等領域閃閃發光。
相比目前硅器件的溫度極限是300攝氏度，碳化硅器件可以做到600攝氏度；碳化硅器件具有較高的能量轉化效率，能經受的電頻頻率是硅器件的十倍，且能量損耗更低；碳化硅還具備高熱導率的特性，有助于器件快速降溫。
但如此優秀的它，在自然界卻存量稀少，多見于隕石。4.9萬年前亞利桑那州那次撞擊，幾十萬噸的鎳鐵隕星以6.4萬公里的時速撞擊地球，才有了碳化硅，可想而知這位“天外來客”生成條件的苛刻。
所以，人類生產碳化硅的成本自然不會低。在2300攝氏度的高溫爐中，大約7天時間只能生長出2厘米厚的碳化硅晶錠，堪比太上老君的煉丹爐。
而煉成之后，因為近似鉆石的硬度，碳化硅的切割加工也十分困難。
事實上，慕德微納的技術源頭——西湖大學仇旻實驗室——最初關注到碳化硅，正是因為受托解決碳化硅切割的難題。他們利用激光加工技術，“以光擊石”，就能一層層剝離碳化硅晶錠，極大地提升了加工效率和材料利用率，從而降低碳化硅成本。
在這個過程中，研究人員關注到碳化硅另外一個“本領”——高達2.65的折射率。原本，用于半導體器件的碳化硅，為了導電，需要摻雜其他物質，材料會呈現黃綠色，而高純碳化硅其實是無色透明的。
仇旻和團隊在實驗室
仇旻實驗室的另一個稱呼是“納米光子學與儀器技術實驗室”，對這群出身光學的人而言，透明的、高折射率的東西，在他們眼里都是一種優秀的光學材料。如果將碳化硅應用于光學領域，將會發生什么？
他們著手做了一系列測試，比如做一個簡單的光路，結果發現超出預期。
因為高折射率，單層碳化硅波導理論上能夠支持大于80°的全彩成像，相比之下，傳統高折射率玻璃由于材料限制，單片能夠提供的最大全彩色視場角不超過40度。更大的視場角意味著更好的沉浸感和體驗。無論是游戲中的奇幻場景還是工作中的數據可視化，都將帶來前所未有的視覺盛宴。
這無疑是“天外飛石”帶來的技術“誘惑”，而團隊負責人仇旻決心讓碳化硅釋放出另一種光彩。
衍射光波導原理展示
不同形態的光柵設計
接下來解決彩虹紋問題。研究人員通過對光柵結構的精確設計、更高的加工精度，幾乎避免了環境光衍射進人眼可視范圍內的問題，為用戶提供了一個干凈清晰的畫面。
全彩顯示的碳化硅AR（左）與普通高折玻璃AR（右）對比示意圖。碳化硅AR具有輕薄、無彩虹紋、單片全彩和優異的散熱性能
原文始發于微信公眾號（西湖大學WestlakeUniversity）：首發！“西湖制造”實現AR眼鏡關鍵技術突破
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