近日，来自印度科学与工业研究理事会中央科学仪器组织（CSIR-CSIO）及科学与创新研究学院（AcSIR）的研究人员开发出一种堆叠式RGB全息光栅近眼显示方案。该技术通过分别记录红、绿、蓝三种颜色的全息光栅，并将其堆叠在一起，有望在相同输入功率下获得更高亮度的虚拟图像，从而降低显示光源的功耗，为未来AR眼镜的轻量化、低功耗全彩显示提供了新的技术探索方向。研究成果已发表于Optica Publishing Group旗下期刊《Applied Optics》，论文题为《Self-aligned prism-free fabricated stacked holographic couplers for full color augmented reality display》。堆叠RGB光栅，提升全彩显示效率在AR眼镜中，光波导通常利用光栅将显示光耦合进入波导，并通过全反射将光传输至出耦合区域，最终将图像光导向人眼。全息光栅由于具有微型化、轻量化等特点，被认为是实现AR近眼显示的重要技术方案之一。不过，将RGB三种颜色的光栅记录在同一层光聚合物薄膜的不同区域，不同颜色通道之间可能存在相互影响，从而限制整体衍射效率，影响最终显示亮度。针对这一问题，研究人员提出了一种无棱镜多层制备方法。该方案分别在光聚合物薄膜中记录红、绿、蓝三种颜色的全息光栅，并在制备过程中形成堆叠结构。由于不同颜色的光栅可以分别进行设计和优化，该方案能够在一定程度上减少不同颜色通道之间的影响，同时保持各层光栅之间的相对位置关系，无需进行复杂的后续对准。研究人员表示，这种方式不仅简化了多层全息光耦合器的制造流程，也能够对不同颜色通道进行独立优化，从而提高整体光效率。在相同输入功率下，有望获得更高亮度的虚拟图像，进而降低显示光源的功耗。集成玻璃光波导，完成全彩显示验证在实验中，研究人员将堆叠式RGB全息光栅集成到透明玻璃光波导中，并分别作为入耦合器和出耦合器使用。工作过程中，显示器发出的光经过准直后进入入耦合器，并以较大角度进入玻璃光波导，在全反射作用下沿波导传播。当光线到达出耦合器后，再被导出至用户眼睛。研究人员使用微型数字显示器生成测试图像。实验结果表明，该方案能够实现红、绿、蓝单色图像以及全彩图像的有效传输，验证了无棱镜堆叠式RGB全息光栅方案的可行性。值得注意的是，目前该成果仍处于实验室原型阶段，并非已经应用于量产AR眼镜产品。研究人员下一步将进一步优化整个近眼显示系统，包括扩大视场角（FOV）、改善色彩均匀性等。在商业化之前，该技术还需要进一步集成到紧凑型眼镜结构中，并针对亮度、图像质量、功耗、佩戴舒适度以及长期可靠性等指标进行系统验证。从技术路线来看，RGB分层堆叠+无棱镜制备为全彩全息光波导提供了一种新的制造思路。如果后续能够在大尺寸制备、效率、色彩均匀性以及可靠性等方面进一步取得突破，有望为AR眼镜的轻量化、低功耗全彩显示提供技术支持。
