AR衍射光波导微纳光学器件了解过吗？谢谢！

光波导原理

光波导原理是利用光的传输特性来实现信息传输的技术。

一、光波导原理的定义

光波导是一种光学器件，它可以将光线限制在特定路径中传播，从而实现光能的定向传输、分配和调控。其原理基于光的全内反射现象，即当光线从高折射率介质射向低折射率介质时，在界面处发生全内反射，从而使得光线在波导内反复反射而向前传播。

光波导具有低损耗、高定向性、高抗干扰性等优点，广泛应用于光纤通信、光学传感、激光雷达等领域。

二、光波导原理的重要性

光波导原理的重要性体现在其对于现代光学技术的发展具有关键性的影响。，光波导器件具有低损耗和高定向性的特点，这使得光能可以在波导内高效地传输和分配，从而推动了光纤通信、光学传感和激光雷达等领域的发展。

光波导原理还可以用于微纳光学、集成光学等领域的研究，这些领域的发展又为光通信、光计算、光传感等应用提供了新的可能性。因此，光波导原理的重要性不言而喻。

光波导原理的应用领域

一、光纤通信

光波导原理在光纤通信中起着至关重要的作用。基于光波导的定向传输和低损耗特性，光纤通信能够实现远距离、高速率的数据传输，并且具有抗电磁干扰、传输容量大等优点。在当代信息社会，光波导技术已经成为全球信息高速公路的重要支柱。

二、光学传感

光波导原理也可以应用于光学传感领域。通过在光波导中引入待测物理量，可以实现对温度、压力、折射率等物理量的精确测量。与传统的传感器相比，光波导传感器具有高灵敏度、高响应速度和高可靠性等优点，因此在工业自动化、环境监测、生物医学等领域得到了广泛应用。

什么是波光导镜片

光波导，因其轻薄和外界光线的高穿透特性而被认为是消费级AR眼镜的必选光学方案，又因其价格高和技术门槛高让人望而却步。随着主流AR设备微软HoloLens2、Magic Leap One等对光波导技术的采用和设备量产，以及AR光学模组厂商DigiLens、耐德佳、灵犀微光等近期融资消息的频繁披露，导致光波导的讨论热度也持续增加了不少。 那么，光波导的工作原理是怎样的？市面上林林总总的阵列光波导、几何光波导、衍射光波导、全息光波导、多层光波导又有什么不同？它又是如何一步步改变AR眼镜市场格局的？ 一、光波导，一个应AR眼镜需求而生的光学方案 增强现实(AR)与虚拟现实(VR)是近年来广受关注的科技

微纳光学在未来的发展趋势如何？

微纳光学在未来的发展趋势非常明朗。随着技术的进步，我们可以预见到以下趋势：首先是功能集成化，微纳光学器件将变得更小、更轻、更高效，并能集成多个功能，提供更强大的性能。其次是应用领域的扩展，微纳光学将应用于更广泛的领域，如人工智能、虚拟现实、无人驾驶等。目前国内做这方面的公司不是很多，像纳境科技可以说是国内非常有实力的公司之一了，而且他们还是全球范围内产业化速度最快的公司之一，并且他们研发的产品也应用于费电子、AR/VR、车载电子、医疗检测、环境检测等多个领域，可以说是业内非常有实力的一家公司了

AR技术的未来发展方向是什么

——预见2023：《2023年中国增强现实(AR)行业全景图谱》(附市场规模、竞争格局和发展前景等)

增强现实(AR)行业主要上市公司：百度集团-SW(09888.HK)、阿里巴巴-SW(09988.HK)、腾讯控股(00700.HK)、联创电子(002036.SZ)、中光学(002189.SZ)、福晶科技(002222.SZ)、歌尔股份(002241.SZ)、水晶光电(002273.SZ)、道明光学(002632.SZ)等

本文核心数据：中国增强现实(AR)行业政策情况、中国增强现实(AR)行业供需情况与价格指数、中国增强现实(AR)企业区域竞争

行业概况

1、定义

增强现实(Augmented
Reality，简称AR)，也被称为扩增现实，AR增强现实技术是促使真实世界信息和虚拟世界信息内容之间综合在一起的较新的技术内容，其将原本在现实世界的空间范围中比较难以进行体验的实体信息在电脑等科学技术的基础上，实施模拟仿真处理，叠加将虚拟信息内容在真实世界中加以有效应用，并且在这一过程中能够被人类感官所感知，从而实现超越现实的感官体验。真实环境和虚拟物体之间重叠之后，能够在同一个画面以及空间中同时存在。

增强现实技术不仅能够有效体现出真实世界的内容，也能够促使虚拟的信息内容显示出来，这些虚拟内容相互补充和叠加。在视觉化的增强现实中，用户需要在头盔显示器的基础上，促使真实世界能够和电脑图形之间重合在一起，在重合之后可以充分看到真实的世界围绕着它。增强现实技术中主要有多媒体和三维建模以及场景融合等新的技术和手段，增强现实所提供的信息内容和人类能够感知的信息内容之间存在着明显不同。

从解决方案路径上划分，增强现实系统可分为两大解决方案：基于计算机显示器、头盔式显示器。

2、产业链剖析：上游为软硬件制造，中游为内容制作与分发

中国增强现实(AR)产业链主要包含硬件、软件、内容、应用等环节。其中硬件环节包括核心器件、感知交互、终端设备及配套设备四部分;软件环节包括系统软件和工具软件两部分;内容环节包括增强现实内容生成与制作、内容分发等;应用环节包括消费级(线下娱乐、虚拟形象等)和企业级(医疗健康、地产家装、电子商务、工业生产等)。

中国增强现实(AR)产业链涉及多个行业和企业，硬件供应商有Realmax、亮风台等;软件供应商主要有Unreal、百度等;内容制作与分发企业包括字节跳动、阿里巴巴、腾讯等;应用端则包括腾讯视频等。

行业发展历程：行业处于萌芽期

中国增强现实(AR)行业发展可大致分为三个阶段。第一阶段是1999-2012年的探索期，2015-2020年中国增强现实(AR)行业由探索期进入启动期，国内的互联网巨头开始布局AR，包括百度推出DuMix产品体系，阿里巴巴将AR与电商结合，优化AR实景红包，AR
Buy+计划等，京东成立VRAR事业部，助力新零售。巨头通过投资、建立实验室等方式，发力AR技术，打造AR平台，并将AR技术与现有业务进行结合。传统硬件厂商如联想、ODG等也推出AR设备，抢占市场份额。同时，国内以亮亮视野、亮风台为代表的创业公司，推动硬件产品、行业应用、内容资源发展，积极与国际市场接轨，不断探索商业模式。2021年至今则进入了快速发展期。

行业政策背景：重视技术标准研制、应用标准配套、设备产品普及

我国增强现实(AR)行业发展处于萌芽期，近年来，国家对于增强现实(AR)在技术标准研制、应用标准配套、设备产品普及等方面的重视程度不断提升，先后出台了《扩大和升级信息消费三年行动计划(2018-2020年)》、《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》、《关于进一步释放消费潜力促进消费持续恢复的意见》等政策，推动增强现实设备工程化攻关，重点突破近眼显示、渲染处理、感知交互、内容制作等关键核心技术，着力降低产品功耗，提升产品供给水平。

行业发展现状

1、供给：AR终端出货量为35万台

继2016年增强现实产业元年与2019年5G云VR/AR元年过后，2021年，中国增强现实(AR)行业开始进入腾飞阶段，虚拟现实头显等视听重点终端将4K/8K作为基本门槛，随着我国高清视频产业的发展AR/VR头显设备出货量也在不断增加。根据VR陀螺的数据，2021年中国AR终端出货量为35万台，同比增长25%，相比于新冠疫情爆发前的2019年则有250%的涨幅。

2、需求：使用场景均衡，缺乏主力需求支撑

目前，我国消费级AR眼镜的使用场景仍在摸索中。在硬件技术不成熟和内容欠缺背景下，很多厂商认准的落地方案都是从娱乐观影场景切入，但由于消费者对于娱乐影音的体验要求较为弹性，室内家庭娱乐场景下AR并非最好的选择，而在室外移动场景，相同的观影效果对设备的续航等能力要求较高。因此形成供给端技术两难、需求端弹性较高的局面。

在AR硬件产品上，技术极简的BirdBath方案眼镜，显示效果突出能用来移动观影和大屏沉浸游戏，在消费市场出货量更高，代表性公司有Nreal、Rokid、雷鸟和华为，但BirdBath技术上限制了虚拟物体与现实世界的融合效果;光波导技术包括衍射光波导和阵列光波导两个方向，先看到一个现实世界，然后在现实上叠加一些东西，可以很好平衡显示和透视，故光波导方案在轻量化、视场角、分辨率、亮度、光线透过率具备显著优势，虚拟物体与现实世界的融合效果远高于BirdBath方案，但初期成本同样更高，代表公司有影目科技、OPPO和李未可。

从AR内容端公司来看，腾讯成立XR业务线，围绕XR综艺、虚拟人进行布局;丝路视觉以战略投资方式入股XR智慧教育提供商格如灵;三七互娱通过投资光学模组厂商WaveOptics、AR眼镜厂商影视科技布局AR行业，但三七互娱、宝通科技倾向布局VR游戏，暂未有具体AR内容生产消息。

3、市场结构：AR市场主要为B端客户

针对VR/AR市场，IDC将不同行业归类为消费者、分销与服务、金融、基础设施、制造与资源和公共部门六大行业部门。根据IDC数据，消费者在2021年占据52%的市场份额，分销与服务、公共部门和制造与资源三大部门占比都超过10%，基础设施和金融部门占比较少。具体到AR市场，目前中国AR产品的主要用户还是B端的行业客户，面向C端的消费级AR产品尚不成熟，个人客户数量较少。

注：IDC并未将单独划分中国各行业部门AR支出规模，因此此处以VR/AR数据进行分析。

4、市场规模：2021年我国AR市场规模达60亿元

随着5G通信技术的发展，中国增强现实(AR)设备开始规模上量，适配场景与功能定位体系日益清晰完备，内容应用形式不断创新，落地场景日益丰富，包括工业制造和维修领域、医疗领域、军事领域、电视转播领域等。按照中国增强现实(AR)市场规模约占全球市场规模13%测算，2021年，中国增强现实(AR)行业市场规模为60.7亿元，同比增长81%。

行业竞争格局

1、区域竞争：中国增强现实(AR)企业主要分布在广东和湖南

根据中国企业数据库企查猫，目前中国增强现实注册企业主要分布在华南地区，其中广东和湖南是增强现实企业主要注册的热土。截至2023年1月3日，广东省共有相关增强现实企业注册数达1104家，占比31%，湖南省共有增强现实企业注册数513家，占比14%。

2、企业竞争：Nreal与雷鸟创新合计市场份额超60%

根据易观分析的数据，以2022年第三季度消费级AR眼镜主要线上平台的销量统计，Nreal市场份额最高，达34.5%;其次是雷鸟创新，市场份额达28.6%，二者合计市场份额超60%。Rokid、小米、影目科技同样榜上有名。

行业发展前景及趋势预测

1、行业发展趋势：三大类型增强现实(AR)企业不断发展

展望未来，我国AR行业在芯片等核心硬件、内容开发软件将加快实现国产替代，硬件技术不断演进，虚实结合效果更优，人机交互更为自然，产业集聚效应增强，AR内容生态逐步丰富。

2、市场规模预测：预计2027年市场规模超2000亿元

AR产品作为具有随身计算功能的屏幕，能够基于现实提供多种服务，成为手机等屏幕的替代品。随着产品的增多及内容的丰富，增强现实保持高速发展状态。预计到2027年中国增强现实(AR)产业市场规模将超过2000亿元，2022-2027年复合增长率为78%。

以上数据参考前瞻行业研究院《中国增强现实(AR)行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。

发明优质的AR眼镜为何很困难？

最近一年，AR眼镜这个话题逐渐被各大媒体所关注，国际方面Magic Leap One、HoloLens 2都已发布，国内nreal、Rokid以及vivo等新品也已亮相，甚至华为AR眼镜、苹果AR眼镜也都呼之欲出，给人一种AR眼镜时代即将来临的错觉。

实际上，现如今的AR显示技术已经在军工等领域展开了多年开发和应用，而近些年的AR眼镜中的光学显示并未有较大的突破，反而更多是用于降低成本、缩小体积等方面。不仅如此，还有部分厂商宣称AR市场较达120度甚至更大。对此，AR公司DAQRI CTO Daniel Wagner给出明确态度，包括AR眼镜视场角、显示效果、eyebox等方面短期内可能不会有大突破。

市面上主流AR光学显示系统有：光学透视和视频透视两种。据悉，这两种AR光学显示系统都曾得到探索，不过视频透视法在头显重量、体积等方面有较大局限，因此大多数AR眼镜采用光学透视方案。

光学透视方案和常规眼镜类似，你可以直接看到现实世界，但光学模组并不是完全透明，由此通过真实图像叠加虚拟图像来实现AR现实。光学透视方案的缺点是，难以显示黑色或深色，因此阴影渲染很苦难。科学家们进行过一些尝试，但实用性并不高。

光学透视方案中又有多种光学原理，其中现阶端最常见的是：光波导和半反半透。目前包括Magic Leap在内的高端AR头显大都采用光波导显示技术，该技术的原理是微显示屏向光波导的一侧投射光线，通过全内反射原理，光线会在光波导内反射和传播，然后从另一边反射出来，最终反射到用户眼中。

光波导的优势是可以实现较小的机身体积，而劣势则是图像质量存在部分问题。此外，光波导光学效率较低，对微显示屏的要求也更高，现有光波导主要配合LCoS和Micro OLED微显示屏。

而半反半透虽然比光波导设计起来要复杂，但原理更简单，而且成本远低于光波导方案。Daniel表示：一个常见的误区是，即使是在追求大FOV的前提下，采用半反半透光学的AR眼镜也可以比Meta 2的体积更小。

视频透视AR方面，目前Varjo XR-1等VR头显已具备此功能，原理是直接在摄像头拍摄的画面上叠加虚拟内容，你观看的是屏幕的“虚拟内容”，看不到真实世界环境。其优势是，可让AR与真实环境融合更自然，劣势则是这种基于摄像头＋屏幕的组合，对于光学显示方面存在较大不确定性，包括对比度、亮度、视场角等。