中国粉体网讯1968年，被誉为“计算机图形学之父”的哈佛大学计算机科学家Ivan Sutherland构建了世界上第一个虚拟现实（VR）系统。这款设备是全球首台头戴式显示器，但由于过于沉重，必须悬挂在天花板上使用，因此被形象地称为“达摩克利斯之剑”。在他的论文中，他描绘了虚拟现实技术的未来图景——“终极的展示将是一个房间，计算机能够在其中控制物质的存在。在这样的房间里展示一把椅子，人就能坐下；展示一副手铐，就能令人感到束缚；展示一颗子弹，甚至可能致命。如果编程得当，这种展示甚至可以变成现实版的‘爱丽丝梦游仙境’。当用户可以轻松让实体变得透明——他就能‘看穿物质’。“/p>
2008年前后，第一批商用增强现实（AR）设备开始出现，此后的十数年时间里，AR设备迅速在制造业、娱乐业和军事领域获得广泛应用。从先进战斗机飞行员佩戴的头显，到像PokémonGO这样的热门手机游戏，AR正在持续改变我们与世界互动的方式、/p>
MetaOrionAR眼镜（图源：Meta（/p>
光学玻璃，当下AR设备的优选材斘/strong>
在AR眼镜的光学系统中，光波导被誉为“光学心脏”，将微显示屏产生的图像耦合进透明介质，通过全内反射传播，最终投射至人眼，实现虚实融合的视觉体验。其性能直接决定成像清晰度、视场角大小、外观形态乃至最终成本。当前主流的光波导技术——几何阵列光波导与衍射光波导、/p>
不论是哪一种光学方案，其背后都离不开核心材料——光学镜片材料、/span>
镜片不仅承担导光基底的作用，还需匹配纳米结构加工、维持光栅一致性与机械稳定性，成为影响显示质量与整机形态的关键物理基础。目前，AR眼镜镜片制作的主流可用材料为树脂、光学玻璃与碳化硅（SiC），三者在折射率、热导率、硬度、视场角兼容性、加工方式等关键参数上差异显著，决定了其适配的技术路线与商业化节奏不同、/p>
玻璃、树脂、碳化硅的对毓/p>
树脂镜片的折射率一般在1.5?.7，透光率高，热导率极低，它通过注塑或压铸成型为主，表面通过紫外纳米压印（UV-NIL）技术加工微结构光栅，具备密度低、成型灵活、成本可控、制程效率高等优势，是当前中低端AR眼镜的主流材料、/p>
碳化硅（SiC（/strong>作为近年来崛起的光学基底材料，凭借其高折射率?.6?.8）、高热导率与超高硬度，具备极强耐磨与抗冲击能力，在满足大视场角、高亮度显示和微结构精度控制方面展现出突出潜力、/p>
从性能来讲，碳化硅无疑是最佳光波导镜片材料，但话说回来，抛开成本谈性能就是耍流氓、/p>
但是，我们知道，碳化硅的加工高度依赖半导体工艺体系，需要经历单晶生长、晶圆切割、化学机械抛光（CMP）、电子束或干法刻蚀、等离子刻蚀（ICP）等精密过程。但由于碳化硅硬度极高，加工难度与设备要求也显著上升，导致当前成本较高，据测算，AR眼镜所用的半绝缘碳化硅镜片，单副成本约2000-3000元，而当前市场主流的玻璃或树脂镜片，单副成本?00-600元，碳化硅镜片价格是传统材料?-4倍。因此，碳化硅主要应用于高端试验性AR光波导模组中、/p>
图片来源：蓝特光?/p>
与树脂和碳化硅相比，光学玻璃在硬度、抗划伤性、热稳定性、透光率等方面均优于树脂，其折射率通常?.6?.9，可满足主流AR眼镜的结构需求、/p>
作为特种玻璃的创造者，肖特致力于采用高端光学玻璃组件推动AR/MR的未来发展。肖特具备全链路制造能力，从光学玻璃熔制、晶圆超精密加工，到真空镀膜、波导组装，实现了端到端自主可控，有力保障了产品的一致性与量产稳定性。目前，该技术已与行业头部伙伴深度协同，成为MetaRay-Ban等标杆产品的核心光学元件供应商、/p>
高折射率光学玻璃的主要体糺/strong>
镧系玻璃
镧系玻璃是制作光电读写镜头和成像镜头必备的高品质光学玻璃，能有效扩大镜头的视场角(FOV)，具有较高折射率、低色散等光学特点，是高折射率光学玻璃较为常见的一种基础体系。较为常见的镧系光学玻璃体系为La2O3-Nb2O5体系和La2O3-TiO2体系、/p>
铋系玻璃
铋系光学玻璃是一类特殊的光学材料，在可见光和红外光谱范围内不仅具有较高的透过性能，而且还具有较高的折射率。到目前为止有许多学者研究过如含铅、铋的氧化物玻璃。含有氧化铋的玻璃可能出现强烈的着色，由于这些玻璃受到吸收边缘位置的显著影响，玻璃的光学非线性越高，颜色越深、/p>
硫系玻璃
长波红外热成像技术在红外跟踪、识别、制导、搜索、侦查、导航，以及民用领域中具有重要的应用价值。为了满足民用使用要求，合格的长波红外透射玻璃不仅要解决与小型化制备相关的技术难题，还要具有良好的光学参数。硫系玻璃具有性能可控、成本效益低和批量生产等方面的优势，是用于长波红外透射透镜最有前景的玻璃材料、/p>
碲系玻璃
随着激光技术的迅速发展，激光材料在中红外激光雷达、激光手术刀和激光通信等方面显示出广阔的应用前景。高功率中红外光纤激光器通常需要高激光损伤阈值、高中红外透过率和高折射率的增益材料。碲酸盐玻璃具有高折射率、高红外透过率和合适的声子能量(700cm-1)等独特性质，已在相机上应用，而TeO2掺入玻璃会提高玻璃的近红外波段透过率，因此受到广泛研究、/p>
高折射率光学玻璃制备中面临的问题
玻璃着艱/strong>
高折射率光学玻璃较高的折射率会引起玻璃两面产生较大的反射，玻璃的透过率降低，而较低的透过率对光学元件的应用造成了极大的限制。玻璃中的重金属离子的光吸收也会加重玻璃的着色，进而影响玻璃的透过率、/p>
影响透过率的主要因素为玻璃着色，而原料纯度、熔制气氛、配合料的氧化还原指数与玻璃着色均存在很大关联性、/p>
绿色化制夆/strong>
随着人们对环保意识的不断加强，光学玻璃的绿色制备成了重要的课题，在确保玻璃具有良好的折射率与色散率的同时，应减少在制备过程中对人体有害及污染环境的有毒物质的使用。在不使用PbO和As2O5的情况下，新型高折射率光学玻璃如何保持与含Pb玻璃拥有同等的折射率和内部透光性，是绿色制备高折射率光学玻璃的主要问题。采用Sb2O3代替As2O5，TiO2和Nb2O5替代PbO，可以减少有毒气体的排放。为了得到同样色散系数和高折射率的无铅光学玻璃，可以使用Ta2O5、ZrO2、Nb2O5、TiO2等氧化物来替换PbO、/p>
参考来源：
[1]智行车家、X-MOL资讯
[2]王衍行等.高折射率光学玻璃的研究进屔/p>
（中国粉体网/山川（/p>
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