Comment le carbure de silicium passe aux lunettes AR

Avec le développement rapide de la technologie de réalité augmentée (RA), les lunettes intelligentes, en tant que porteur important de RA, passent progressivement du concept à la réalité.l'adoption généralisée des lunettes intelligentes est encore confrontée à plusieurs défis techniquesCes dernières années, le carbure de silicium (SiC), en tant que matériau émergent, est devenu un matériau très apprécié par les utilisateurs.a gagné une large utilisation dans divers dispositifs et modules de semi-conducteurs de puissanceIl est en train de devenir un matériau clé dans le domaine des verres AR.La dureté élevée du carbure de silicium lui confère un énorme potentiel dans les domaines de la technologie d'affichage.Les articles suivants exploreront comment le carbure de silicium peut apporter des changements révolutionnaires aux lunettes intelligentes, en mettant l'accent sur ses propriétés,les avancées technologiques, les applications sur le marché et les perspectives futures.

Propriétés et avantages du carbure de silicium

Le carbure de silicium est un matériau semi-conducteur à large bande avec d'excellentes propriétés telles qu'une dureté élevée, une conductivité thermique élevée et un indice de réfraction élevé.Ces propriétés lui confèrent un large éventail d'applications potentielles dans les appareils électroniquesPour les lunettes intelligentes, les avantages du carbure de silicium se reflètent principalement dans les aspects suivants:

• Indice de réfraction élevé: l'indice de réfraction du carbure de silicium est aussi élevé que 2.6Un indice de réfraction élevé signifie que le carbure de silicium peut plus efficacement limiter la propagation de la lumière,réduire les pertes d'énergie lumineuse, améliorant ainsi la luminosité de l'affichage et le champ de vision (FOV). Par exemple, les lunettes AR Orion de Meta® utilisent la technologie de guidage d'onde au carbure de silicium, ce qui permet d'obtenir un champ de vision de 70 degrés,largement supérieure à la FOV de 40 degrés des matériaux de verre traditionnels.
• Excellente dissipation thermique: la conductivité thermique du carbure de silicium est plusieurs centaines de fois supérieure à celle du verre ordinaire, ce qui permet un transfert de chaleur rapide.La dissipation de chaleur est un problème critiqueLes lentilles en carbure de silicium peuvent rapidement transférer la chaleur de l'unité optique, améliorant ainsi la stabilité et la durée de vie de l'appareil.
• Haute dureté et résistance à l'usure: le carbure de silicium est l'un des matériaux les plus durs connus, après le diamant.Au contraire, les matériaux en verre et en résine sont plus sujets aux rayures, ce qui affecte l'expérience de l'utilisateur.
• Effect anti-arc-en-ciel: les matériaux de verre traditionnels dans les lunettes AR sont sujets à l'effet arc-en-ciel,qui se produit lorsque la lumière ambiante se reflète sur la surface du guide d'onde et forme des motifs lumineux dynamiques de couleurLe carbure de silicium, grâce à l'optimisation de la structure de la grille, peut éliminer efficacement l'effet arc-en-ciel communément observé avec les matériaux de verre traditionnels, améliorant ainsi la qualité de l'affichage.

Découvertes technologiques du carbure de silicium dans les lunettes AR

Au cours des dernières années, les percées technologiques du carbure de silicium dans le domaine des verres AR se sont principalement reflétées dans le développement de lentilles à guide d'onde optiques à diffraction.Le guide d'onde optique à diffraction est une technologie d'affichage basée sur la combinaison de phénomènes de diffraction optique et de structures de guide d'onde, qui peut guider l'image générée par l'unité optique à travers la grille de la lentille, réduisant ainsi l'épaisseur de la lentille et rendant les lunettes AR plus proches des lunettes ordinaires.

En octobre 2024, Meta (anciennement Facebook) a adopté une combinaison de guides d'onde gravés en carbure de silicium et de micro-LED dans ses lunettes AR Orion, résolvant les principaux goulots d'étranglement dans les lunettes AR,comme le champ de visionPascual Rivera, spécialiste de l'optique chez Meta, a déclaré que la technologie de guidage d'onde au carbure de silicium a complètement transformé la qualité d'affichage des lunettes AR.en le transformant d'un "point arc-en-ciel comme une boule de disco" en une "expérience sereine comme une salle symphonique"En décembre 2024, ShuoKe Crystal a développé avec succès le premier substrat monocristallin de carbure de silicium semi-isolateur de haute pureté de 12 pouces au monde.marquant une percée majeure dans les substrats de grande tailleCette technologie accélérera l'expansion du carbure de silicium dans de nouveaux scénarios d'application tels que les verres AR et les dissipateurs de chaleur.une gaufre en carbure de silicium de 12 pouces peut être utilisée pour fabriquer 8 à 9 paires de verres AR, améliorant considérablement l'efficacité de la production.

Récemment, le fournisseur de substrat de carbure de silicium TianKe HeDa et la société de dispositifs optoélectroniques micro-nanométriques Mude Micro-Nano ont créé conjointement une entreprise commune,axée sur la recherche et la promotion du marché de la technologie des lentilles à ondes optiques à diffraction ARTianKe HeDa, avec son accumulation technologique dans les substrats de carbure de silicium, fournira à Mude Micro-Nano des produits à base de carbure de silicium de haute qualité.tandis que Mude Micro-Nano utilisera ses avantages dans la technologie optique micro-nano et le traitement des guides d'ondes AR pour optimiser davantage les performances des guides d'ondes optiques à diffractionCette collaboration devrait accélérer les percées technologiques dans les lunettes AR, poussant l'industrie vers des performances plus élevées et des conceptions plus légères.Mude Micro-Nano a présenté une deuxième génération de lentilles en carbure de silicium AR pesant seulement 20,7 grammes et aussi mince que 0,55 mm, plus léger et plus fin que les lunettes de soleil ordinaires, ce qui rend les utilisateurs presque sans poids pendant le port, atteignant vraiment "l'usure légère".

Cas d'application du carbure de silicium dans les lunettes AR

Dans le processus de fabrication des guides d'ondes en carbure de silicium, l'équipe de Meta® a surmonté le défi technique de la gravure inclinée.Le directeur de recherche Nihar Mohanty a déclaré que la gravure inclinée est une technologie de grille non traditionnelle qui peut graver des lignes à un angle inclinéCette percée technologique a jeté les bases de l'application à grande échelle du carbure de silicium dans les verres AR.Les lunettes AR Meta ̊s Orion sont une application représentative de la technologie du carbure de silicium dans le domaine AREn adoptant la technologie des guides d'ondes au carbure de silicium, Orion a obtenu un champ de vision de 70 degrés et a résolu efficacement des problèmes tels que les effets fantômes et l'arc-en-ciel.

Giuseppe Carafiore, responsable de la technologie des guides d'ondes AR de Meta, a souligné que l'indice de réfraction élevé et la conductivité thermique du carbure de silicium en font un matériau idéal pour les lunettes AR.Après détermination du matériau, le prochain défi s'est tourné vers la fabrication du guide d'onde, en particulier une technologie de grille non traditionnelle appelée gravure inclinée."Les grilles sont des nanostructures responsables de l'accouplement de la lumière dans et hors de la lentillePour que le carbure de silicium fonctionne, la grille doit utiliser une gravure inclinée.Nihar Mohanty a ajouté qu' ils étaient la première équipe au monde à réaliser une gravure inclinée directement sur l' appareil.Auparavant, la plupart des fournisseurs de puces et des fonderies de semi-conducteurs ne disposaient pas de l'équipement nécessaire pour la gravure oblique.

Défis et perspectives futures du carbure de silicium

Bien que le carbure de silicium montre un grand potentiel dans les verres AR, son application est toujours confrontée à certains défis.principalement en raison de son taux de croissance lent et de sa difficulté de transformationPar exemple, le coût d'une seule lentille en carbure de silicium pour les lunettes AR Orion de Meta est aussi élevé que 1000 $, ce qui rend difficile la satisfaction des besoins du marché de consommation.avec le développement rapide de l'industrie des véhicules à énergie nouvelleEn outre, le développement de substrats de grande taille (tels que ceux de 12 pouces) favorisera davantage la réduction des coûts et l'amélioration de l'efficacité.

La haute dureté du carbure de silicium rend également le traitement extrêmement difficile, en particulier dans le traitement des micro-nanostructures, avec un rendement relativement faible.avec la coopération approfondie entre les fabricants de substrats de carbure de silicium et les fabricants de micro-nano-optiquesL'application du carbure de silicium dans les verres AR en est encore à ses débuts.exigeant que davantage d'entreprises participent à la recherche et au développement de carbure de silicium de qualité optique et d'équipementsL'équipe de Metax espère que d'autres acteurs de l'industrie investiront dans des recherches connexes, promouvant conjointement la construction de l'écosystème de l'industrie des lunettes AR de qualité consommateur.

Conclusion

Avec son indice de réfraction élevé, ses excellentes performances de dissipation thermique et sa dureté élevée, le carbure de silicium devient un matériau clé dans le domaine des verres AR.De la collaboration entre TianKe HeDa et Mude Micro-Nano à l'application réussie des lunettes AR Orion de Meta., le potentiel du carbure de silicium dans les lunettes intelligentes a été pleinement validé.avec la maturation de la chaîne industrielle et les percées technologiques continues, le carbure de silicium devrait briller dans le domaine des lunettes AR, conduisant les lunettes intelligentes vers des performances plus élevées, un poids plus léger et une plus grande accessibilité.le carbure de silicium peut devenir le matériau principal dans l'industrie ARLe potentiel du carbure de silicium ne se limite pas aux verres AR; ses applications interdisciplinaires en électronique et en photonics présentent également de grandes perspectives.Par exemple:, l'application du carbure de silicium dans l'informatique quantique et les appareils électroniques de haute puissance est activement explorée.Le carbure de silicium devrait jouer son rôle unique dans plus de domaines, entraînant le développement rapide des industries connexes.

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