Co rápido desenvolvemento da tecnoloxía de realidade aumentada (RA), as lentes intelixentes, como importante portador da tecnoloxía RA, están a pasar gradualmente do concepto á realidade. Non obstante, a adopción xeneralizada de lentes intelixentes aínda se enfronta a moitos desafíos técnicos, especialmente en termos de tecnoloxía de pantalla, peso, disipación de calor e rendemento óptico. Nos últimos anos, o carburo de silicio (SiC), como material emerxente, aplicouse amplamente en varios dispositivos e módulos semicondutores de potencia. Agora está a abrirse camiño no campo das lentes RA como un material clave. O alto índice de refracción do carburo de silicio, as excelentes propiedades de disipación de calor e a alta dureza, entre outras características, mostran un potencial significativo para a súa aplicación na tecnoloxía de pantallas, o deseño lixeiro e a disipación de calor das lentes RA. Podemos proporcionarOblea de SiC, que desempeña un papel crucial na mellora destas áreas. A continuación, exploraremos como o carburo de silicio pode traer cambios revolucionarios ás lentes intelixentes desde os aspectos das súas propiedades, avances tecnolóxicos, aplicacións de mercado e perspectivas de futuro.
Propiedades e vantaxes do carburo de silicio
O carburo de silicio é un material semicondutor de banda prohibida ampla con excelentes propiedades, como alta dureza, alta condutividade térmica e un alto índice de refracción. Estas características confírenlle un amplo potencial para o seu uso en dispositivos electrónicos, dispositivos ópticos e xestión térmica. Especificamente no campo das lentes intelixentes, as vantaxes do carburo de silicio reflíctense principalmente nos seguintes aspectos:
Alto índice de refracción: o carburo de silicio ten un índice de refracción superior a 2,6, moito maior que o dos materiais tradicionais como a resina (1,51-1,74) e o vidro (1,5-1,9). Un índice de refracción alto significa que o carburo de silicio pode restrinxir a propagación da luz de forma máis eficaz, reducindo a perda de enerxía luminosa e mellorando así o brillo da pantalla e o campo de visión (FOV). Por exemplo, as lentes Orion AR de Meta empregan tecnoloxía de guía de ondas de carburo de silicio, conseguindo un campo de visión de 70 graos, superando con creces o campo de visión de 40 graos dos materiais de vidro tradicionais.
Excelente disipación da calor: o carburo de silicio ten unha condutividade térmica centos de veces maior que a do vidro ordinario, o que permite unha rápida condución da calor. A disipación da calor é un factor clave para as lentes de realidade aumentada, especialmente durante as pantallas de alto brillo e o uso prolongado. As lentes de carburo de silicio poden transferir rapidamente a calor xerada polos compoñentes ópticos, mellorando a estabilidade e a vida útil do dispositivo. Podemos proporcionar obleas de SiC que garanten unha xestión térmica eficaz nestas aplicacións.
Alta dureza e resistencia ao desgaste: o carburo de silicio é un dos materiais máis duros coñecidos, só superado polo diamante. Isto fai que as lentes de carburo de silicio sexan máis resistentes ao desgaste, axeitadas para o uso diario. Pola contra, os materiais de vidro e resina son máis propensos a rabuñaduras, o que afecta á experiencia do usuario.
Efecto antiarco da vella: Os materiais de vidro tradicionais das lentes de realidade aumentada tenden a producir un efecto arco da vella, onde a luz ambiental se reflicte na superficie da guía de ondas, creando patróns de luz de cor dinámicos. O carburo de silicio pode eliminar este problema de forma eficaz optimizando a estrutura da reixa, mellorando así a calidade da visualización e eliminando o efecto arco da vella causado polos reflexos da luz ambiental na superficie da guía de ondas.
Avances tecnolóxicos do carburo de silicio en lentes de realidade aumentada
Nos últimos anos, os avances tecnolóxicos do carburo de silicio nas lentes de realidade aumentada centráronse principalmente no desenvolvemento de lentes de guía de ondas de difracción. Unha guía de ondas de difracción é unha tecnoloxía de visualización que combina o fenómeno de difracción da luz con estruturas de guía de ondas para propagar imaxes xeradas por compoñentes ópticos a través da reixa da lente. Isto reduce o grosor da lente, facendo que as lentes de realidade aumentada parezan máis parecidas ás lentes normais.
En outubro de 2024, Meta (anteriormente Facebook) introduciu o uso de guías de onda gravadas con carburo de silicio combinadas con microLED nas súas lentes de realidade aumentada Orion, o que resolveu os principais obstáculos en campos como o campo de visión, o peso e os artefactos ópticos. O científico óptico de Meta, Pascual Rivera, afirmou que a tecnoloxía de guías de ondas de carburo de silicio transformou por completo a calidade de visualización das lentes de realidade aumentada, cambiando a experiencia de "puntos de luz arco da vella semellantes a unha bola de discoteca" a unha "experiencia serena semellante a unha sala de concertos".
En decembro de 2024, XINKEHUI desenvolveu con éxito o primeiro substrato monocristalino de carburo de silicio semiillante de alta pureza de 12 polgadas do mundo, o que supón un gran avance no campo dos substratos de gran tamaño. Esta tecnoloxía acelerará a aplicación do carburo de silicio en novos casos de uso como lentes de realidade aumentada e disipadores de calor. Por exemplo, unha oblea de carburo de silicio de 12 polgadas pode producir de 8 a 9 pares de lentes de lentes de realidade aumentada, o que mellora significativamente a eficiencia da produción. Podemos fornecer obleas de SiC para soportar tales aplicacións na industria das lentes de realidade aumentada.
Recentemente, o provedor de substratos de carburo de silicio XINKEHUI asociouse coa empresa de dispositivos optoelectrónicos micronano MOD MICRO-NANO para establecer unha empresa conxunta centrada no desenvolvemento e promoción no mercado da tecnoloxía de lentes de guía de ondas de difracción AR. XINKEHUI, coa súa experiencia técnica en substratos de carburo de silicio, proporcionará substratos de alta calidade para MOD MICRO-NANO, que aproveitará as súas vantaxes na tecnoloxía óptica micronano e no procesamento de guías de ondas AR para optimizar aínda máis o rendemento das guías de ondas de difracción. Espérase que esta colaboración acelere os avances tecnolóxicos nas lentes AR, promovendo o movemento da industria cara a deseños de maior rendemento e máis lixeiros.
Na exposición SPIE AR|VR|MR de 2025, MOD MICRO-NANO presentou as súas lentes de AR de carburo de silicio de segunda xeración, cun peso de só 2,7 gramos e un grosor de só 0,55 milímetros, máis lixeiras que as lentes de sol normais, o que ofrece aos usuarios unha experiencia de uso case imperceptible, conseguindo un deseño verdadeiramente "lixeiro".
Casos de aplicación do carburo de silicio en lentes de realidade aumentada
No proceso de fabricación de guías de onda de carburo de silicio, o equipo de Meta superou os desafíos da tecnoloxía de gravado inclinado. O director de investigación, Nihar Mohanty, explicou que o gravado inclinado é unha tecnoloxía de reixa non tradicional que grava liñas nun ángulo inclinado para optimizar a eficiencia de acoplamento e desacoplamento da luz. Este avance sentou as bases para a adopción masiva do carburo de silicio en lentes de realidade aumentada.
As lentes de realidade aumentada Orion de Meta son unha aplicación representativa da tecnoloxía de carburo de silicio na realidade aumentada. Mediante o uso da tecnoloxía de guía de ondas de carburo de silicio, Orion consegue un campo de visión de 70 graos e aborda eficazmente problemas como o efecto pantasma e o efecto arco da vella.
Giuseppe Carafiore, líder da tecnoloxía de guías de ondas de realidade aumentada de Meta, sinalou que o alto índice de refracción e a condutividade térmica do carburo de silicio o converten nun material ideal para lentes de realidade aumentada. Despois de seleccionar o material, o seguinte reto foi desenvolver a guía de ondas, concretamente o proceso de gravado inclinado para a reixa. Carafiore explicou que a reixa, que é responsable de acoplar a luz dentro e fóra da lente, debe usar gravado inclinado. As liñas gravadas non están dispostas verticalmente, senón que se distribúen nun ángulo inclinado. Nihar Mohanty engadiu que foron o primeiro equipo a nivel mundial en lograr o gravado inclinado directamente nos dispositivos. En 2019, Nihar Mohanty e o seu equipo construíron unha liña de produción dedicada. Antes diso, non había ningún equipo dispoñible para gravar guías de ondas de carburo de silicio, nin a tecnoloxía era viable fóra do laboratorio.
Desafíos e perspectivas de futuro do carburo de silicio
Aínda que o carburo de silicio amosa un gran potencial nas lentes de realidade aumentada (RA), a súa aplicación aínda se enfronta a varios desafíos. Actualmente, o material de carburo de silicio é caro debido á súa lenta taxa de crecemento e ao seu difícil procesamento. Por exemplo, unha única lente de carburo de silicio para as lentes de realidade aumentada Orion de Meta custa ata 1.000 dólares, o que dificulta a satisfacción das necesidades do mercado de consumo. Non obstante, co rápido desenvolvemento da industria dos vehículos eléctricos, o custo do carburo de silicio está a diminuír gradualmente. Ademais, o desenvolvemento de substratos de gran tamaño (como obleas de 12 polgadas) impulsará aínda máis a redución de custos e a mellora da eficiencia.
A alta dureza do carburo de silicio tamén dificulta o seu procesamento, especialmente na fabricación de micro-nanoestruturas, o que leva a baixas taxas de rendemento. No futuro, cunha cooperación máis profunda entre os provedores de substratos de carburo de silicio e os fabricantes de micro-nanoópticos, espérase que este problema se resolva. A aplicación do carburo de silicio en lentes de realidade aumentada aínda está nas súas fases iniciais, o que require que máis empresas invistan en investigación e desenvolvemento de equipos de carburo de silicio de grao óptico. O equipo de Meta agarda que outros fabricantes comecen a desenvolver os seus propios equipos, xa que cantas máis empresas invistan en investigación e equipos de carburo de silicio de grao óptico, máis forte se volverá o ecosistema da industria das lentes de realidade aumentada de grao de consumo.
Conclusión
O carburo de silicio, co seu alto índice de refracción, excelente disipación da calor e alta dureza, está a converterse nun material clave no campo das lentes de realidade aumentada. Desde a colaboración entre XINKEHUI e MOD MICRO-NANO ata a aplicación exitosa do carburo de silicio nas lentes de realidade aumentada Orion de Meta, o potencial do carburo de silicio nas lentes intelixentes quedou plenamente demostrado. A pesar dos desafíos como o custo e os obstáculos técnicos, a medida que a cadea industrial madura e a tecnoloxía continúa avanzando, espérase que o carburo de silicio brille no campo das lentes de realidade aumentada, impulsando as lentes intelixentes cara a un maior rendemento, un peso máis lixeiro e unha adopción máis ampla. No futuro, o carburo de silicio pode converterse no material principal na industria da realidade aumentada, marcando o comezo dunha nova era de lentes intelixentes.
O potencial do carburo de silicio non se limita aos lentes de realidade aumentada; as súas aplicacións interindustriais en electrónica e fotónica tamén mostran vastas perspectivas. Por exemplo, a aplicación do carburo de silicio na computación cuántica e nos dispositivos electrónicos de alta potencia está a ser explorada activamente. A medida que a tecnoloxía avanza e os custos diminúen, espérase que o carburo de silicio desempeñe un papel fundamental en máis campos, acelerando o desenvolvemento de industrias relacionadas. Podemos fornecer obleas de SiC para diversas aplicacións, apoiando os avances tanto na tecnoloxía de realidade aumentada como máis alá.
Produto relacionado
Oblea condutiva de SiC 4H-N de 8 polgadas e 200 mm, grao de investigación ficticia
Data de publicación: 01-04-2025