Weltpremiere! Diese ultradünne Linse mit einem Gewicht von 2,7 Gramm entführt Sie in eine magische neue AR-Welt!

Mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technologie entwickelt sich die AR-Technologie allmählich zu einer neuen Generation von Produktivitätstools, die unseren Lebensstil verändern. AR ist die Abkürzung für Augmented Reality (erweiterte Realität). Mit AR-Brillen kann der Träger virtuelle Szenen über die reale Welt legen und durch Sensorik und Computertechnik eine virtuelle und reale Fusion und Interaktion erreichen.

Stellen Sie sich vor, Sie könnten eines Tages wie Iron Man in Science-Fiction-Filmen eine dünne und coole Brille tragen und alle möglichen relevanten Informationen sofort erkennen, ohne dass Ihre Sicht eingeschränkt wird. Im Future Industry Research Center der Westlake University werden diese Vorstellungen allmählich Wirklichkeit.

Am Morgen des 24. September stellte Qiu Min, Guoqiang-Lehrstuhlprofessor für optische Technik, Vizepräsident der Westlake University und Chefwissenschaftler von Mud Micronano (Hangzhou) Technology Co., Ltd., im Science Café im ersten Stock des Gebäudes der Zhejiang Association for Science and Technology der Öffentlichkeit eine „magische“ AR-Brille vor.

Dies ist der erste öffentliche Auftritt dieser Brille und zugleich die weltweite Premiere der wissenschaftlichen und technologischen Errungenschaft des „extrem leichten und dünnen regenbogenfreien optischen Wellenleiters aus Siliziumkarbid mit AR-Beugung“.

Das erste Team, das Siliziumkarbidlinsen ausprobiert

Zu Beginn der Veranstaltung stellte der Gastgeber allen eine Frage: „Wissen Sie, was Siliziumkarbid ist?“ Nur wenige Leute nickten als Antwort.

Siliziumkarbid (SiC) ist eigentlich ein Halbleitermaterial. Es ist in den „100 einflussreichsten wissenschaftlichen Wörtern“ des Jahres 2023 enthalten, die von der Abteilung für Wissenschaftspopularisierung der Chinesischen Vereinigung für Wissenschaft und Technologie veröffentlicht wurden. Traditionell wird es als industrieller Rohstoff in den Bereichen feuerfeste Materialien, metallurgische Rohstoffe usw. verwendet. Nun hat das Team von Professor Qiu Min vorgeschlagen, Siliziumkarbid zur Herstellung von Linsen für AR-Brillen zu verwenden, was eine mutige und neue Idee ist.

Mikro-Nanooptik ist eine aufstrebende Disziplin, die optische Phänomene im winzigen Maßstab manipuliert. Es bringt neue technische Lösungen für optische Geräte und Technologien, einschließlich AR-Linsen. Das Team von Professor Qiu Min beschäftigt sich seit vielen Jahren intensiv mit dem Gebiet der Mikro-Nanooptik. Um den Bedarf der Industrie zu decken und die Umsetzung wissenschaftlicher Forschungsergebnisse zu fördern, gründeten sie die Mud Micro-Nano (Hangzhou) Technology Co., Ltd., deren Schwerpunkt auf der Forschung und Entwicklung von AR-Diffraktiven optischen Wellenleitern, diffraktiven optischen Elementen, metaoptischen Geräten und anderen Produkten liegt. Dem Team gelang ein technologischer Durchbruch von Null auf Eins bei inländischen High-End-Nanoimprint-Vorlagen und füllte damit die Lücke in der inländischen AR-Industriekette.

Qiu Min und sein Team im Labor

Dieses Mal brach das Team die Regeln und kombinierte die Stärke der Mikro-Nano-Optiktechnologie mit perfekten Materialeigenschaften, um diese extrem leichte und dünne AR-Brille aus Siliziumkarbid zu entwickeln und verließ damit das Labor und trat in die Öffentlichkeit.

Bei der Veranstaltung führte Du Kaikai, CEO von Mud Micronano (Hangzhou) Technology Co., Ltd., allen diese „magische“ Brille vor. Auf den ersten Blick sieht diese Brille wie jede andere Brille aus. Nachdem er sie vor Ort getragen hatte, sagte der Moderator: „Ich habe das Gefühl, dass sie sogar viel leichter und dünner ist als die normale Brille, die ich jeden Tag trage.“

Dünner, leichter und klarer – diese Brille macht Science-Fiction zur Realität

Professor Qiu Min stellte dieses neueste wissenschaftliche Forschungsergebnis der Westlake University genauer vor. „Mobiltelefone sind zu unserem grundlegenden Werkzeug für die Interaktion mit der Informationswelt geworden, gleichzeitig binden sie uns aber auch die Hände. Wie lässt sich dieses Problem lösen? Die Antwort sind tragbare Geräte, mit denen wir interagieren können.“

Qiu Min beschrieb ein anschauliches Anwendungsszenario. „Wenn Sie eine AR-Brille aufsetzen, sehen andere Sie vielleicht nur sitzen, aber eigentlich sehen Sie bereits einen Film.“ „Wenn Sie interaktive Funktionen hinzufügen, werden beim Betrachten der Menschen um Sie herum deren Namen und Informationen neben ihren Köpfen angezeigt, sodass Sie der Gesichtsblindheit ein Ende setzen können. Mit dieser Brille können Sie jeden Menschen, jede Blume und Pflanze erkennen.“

Stellen Sie sich die Linsen einer AR-Brille vor, die nur 5,4 Gramm wiegen und nur 0,55 mm dick sind. Sie sind fast so leicht wie die Sonnenbrillen, die Sie normalerweise tragen. Im Gegensatz zu herkömmlichen mehrschichtigen Glaslinsen mit hohem Brechungsindex erfordert diese neue Technologie dank des ultrahohen Brechungsindex des Siliziumkarbidmaterials nur eine einzige Wellenleiterschicht, um die Aufgabe der Vollfarbanzeige zu erfüllen. Dadurch wird nicht nur das Gewicht der Linse erheblich reduziert, das Team kann durch eine ultradünne Verpackungstechnologie auch das Volumen weiter verdichten, sodass die Linse die Anwesenheit des Trägers kaum noch wahrnimmt.

Wenn Sie diese AR-Brille aufsetzen, finden Sie sich in einer völlig neuen Welt wieder, denn sie kann klare und riesige virtuelle Bilder auf die reale Umgebung projizieren, so als würden Sie sich von einem kleinen Fenster zu einer großen Tür bewegen. Ein einschichtiger Siliziumkarbid-Wellenleiter kann theoretisch eine Vollfarbabbildung von 80 Grad unterstützen und übertrifft damit das maximale Vollfarbsichtfeld von 40 Grad, das herkömmliches Glas mit hohem Brechungsindex bieten kann, bei weitem. Ein größeres Sichtfeld bedeutet besseres Eintauchen und Erlebnis. Ob es sich um eine Fantasy-Szene in einem Spiel oder um die Datenvisualisierung bei der Arbeit handelt, es wird ein beispielloses visuelles Fest sein.

Darüber hinaus stellte Qiu Min auch Lösungen für das Regenbogenmusterphänomen vor, das vielen Menschen Sorgen bereitet. Das Regenbogenmuster entsteht tatsächlich durch den Beugungseffekt, wenn das Umgebungslicht durch die Wellenleiteroberfläche fällt und einen regenbogenähnlichen Effekt erzeugt. Das Team von Qiu Min hat dieses Problem durch die präzise Gestaltung der Wellenleiterstruktur vollständig beseitigt und den Benutzern ein sauberes und klares Bild präsentiert. Gleichzeitig nutzt diese Brille die gute Wärmeleitfähigkeit des Siliziumkarbidmaterials und verwendet auf innovative Weise Linsen zur Wärmeableitung. Dadurch wird die Effizienz der Wärmeableitung erheblich verbessert und eine Vollfarb- und Vollformatanzeige ist kein Luxus mehr.

Gleichzeitig benötigt diese AR-Brille aus Siliziumkarbid im Gegensatz zur vorherigen Methode, bei der mehrere Schichten von Wellenleitern erforderlich waren, um Vollfarbeffekte zu erzielen, nur einen Wellenleiter, um reichhaltige und farbenfrohe Inhalte darzustellen, und macht auf innovative Weise kein Deckglas mehr erforderlich. Dadurch wird der Produktionsprozess erheblich vereinfacht und mehr Menschen können vom Komfort dieser Spitzentechnologie profitieren.

Da immer mehr innovative Lösungen dieser Art auf den Markt kommen, können wir voraussehen, dass die AR-Technologie in naher Zukunft wirklich in das tägliche Leben integriert sein wird und eine neue Ära voller unendlicher Möglichkeiten einläutet. Ob in der Bildung, der medizinischen Versorgung, der Unterhaltung oder der Industrie – AR-Brillen werden zur Brücke zwischen der digitalen und der realen Welt.

Was möchten Sie sonst noch über AR-Brillen aus Siliziumkarbid wissen?

F: Was ist der Unterschied zwischen der diesmal erschienenen AR-Brille aus Siliziumkarbid und Apple Vision Pro?

Qiu Min: Vision Pro ist ein Mixed-Reality-Produkt (MR), das VR und AR kombiniert und relativ schwer ist. Da die Kamera zum Importieren externer Bilder auf die Kamera angewiesen ist, kann es zu Verzerrungen oder Schwindel kommen. Im Gegensatz dazu basieren AR-Brillen auf einem transparenten Linsendesign, das hauptsächlich die reale Welt darstellt und bei Bedarf virtuelle Elemente hinzufügt, wodurch Schwindel reduziert und ein leichteres und angenehmeres Tragegefühl erreicht wird.

F: Können Menschen mit Kurzsichtigkeit AR-Brillen tragen? Sind Siliziumkarbidlinsen mit AR-Funktionen und Myopiekorrektur kompatibel?

Qiu Min: Eine Myopiekorrektur kann auf verschiedene Weise erreicht werden, beispielsweise durch die Anpassung einer Linse an eine Myopielinse oder durch den Einsatz neuer Technologien wie Fresnel-Linsen. Unser oberstes Ziel ist es, in Zukunft maßgeschneiderte Lösungen entsprechend den individuellen Bedürfnissen anzubieten.

F: Ist SiC (Siliziumkarbid)-Material teuer? Können Sie sich eine Brille aus diesem Material leisten?

Du Kaikai: Obwohl der Preis für Siliziumkarbidlinsen derzeit relativ hoch ist, kostet beispielsweise eine 4-Zoll-Linse, die wir zur Herstellung von Linsen verwenden, ein- oder zweitausend Yuan und eine 6-Zoll-Linse drei- oder viertausend Yuan. Mit der Weiterentwicklung der Technologie und dem Beginn der Massenproduktion dürfte der Preis in Zukunft jedoch deutlich sinken.

Qiu Min: Lassen Sie mich Ihnen ein Beispiel geben. Wir verwenden jetzt oft LED-Leuchten. Das von LED-Lampen verwendete Substrat ist Saphir. Saphir war früher sehr teuer, doch mittlerweile ist der Preis von mehreren Tausend Yuan pro Stück auf mehrere zehn Yuan gefallen. Wenn unsere AR-Brille aus Siliziumkarbid weit verbreitet ist und eine Jahresproduktion von Hunderttausenden oder Millionen Stück erreicht, wird ihr Preis meiner Meinung nach von zwei- bis dreitausend Yuan auf zwei- bis dreihundert Yuan sinken und eines Tages vielleicht sogar auf Dutzende Yuan fallen.