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光波導是一種基于全反射原理的光傳輸結構,具有高帶寬、抗電磁干擾、分散傳感能力和生物相容性等特性,廣泛應用于光纖通信、激光器、AR/VR顯示等領域。隨著AR設備普及與5G發展,光波導技術正朝著輕量化、高集成化方向演進,衍射光波導、全息光波導等技術路徑不斷突破,但仍面臨材料成本與工藝復雜性的挑戰。
卓立漢光憑借在光電領域多年的積累,圍繞光波導實驗中的全流程中,提供高精度、高穩定性的光學鏡架、鏡片、運動控制、隔振平臺與系統集成方案,幫助客戶突破實驗瓶頸,助力科研。
光波導基礎:原理及制作工藝
光波導通過高折射率芯層與低折射率包層形成的三明治結構,利用全反射將光束限制在芯層中傳播,實現光信號的高效傳輸。
不同材料體系的光波導芯片的制備工藝有一定的差異。以硅基SiO?光波導為例,工藝流程包括氧化、PECVD沉積、光刻、刻蝕、退火等步驟,最終通過切割與拋光獲得獨立芯片。
圖1硅基SiO?光波導制備工藝
光波導在AR/VR技術中的應用:實現虛實融合的視覺體驗
光波導技術是AR眼鏡實現“透視"功能的關鍵。它通過全反射將圖像無損傳輸至人眼,同時允許用戶看到真實世界,實現虛擬信息與現實的自然融合。
與完*沉浸式的VR不同,AR眼鏡需具備“透視"功能,使用戶能同時觀看到真實世界與虛擬信息。為實現這一目標,其成像系統必須避免遮擋用戶視線。光波導憑借“全反射"原理,使光線在波導片內無損傳播,最終將圖像投射至人眼。在此過程中,波導本身不參與成像,僅高效地傳輸光線,形成“平行光進,平行光出"的光學路徑。這一機制從物理設計上顯著降低了對視線的遮擋,從而極大地提升了AR眼鏡的佩戴舒適度和與現實世界的融合感。
光波導實驗中的光路支持方案
在檢測光波導性能的實驗中,實驗的光路可分為激發區、光路調整區和檢測接收區三大模塊,每個區域的調節都有相應的要求,但每個模塊對應的功能需求不同:
(1)激發區:需要提供穩定持續的激發源;
(2)光路調整區:光路模塊需要不同鏡片的配合使用以實現激光準直、偏振態控制、功率調節,對應鏡架類型為一維平移鏡架、二維旋轉鏡架等;
(3)檢測接收區:需保證接收信號的穩定性,依賴高精度調整架以及運動控制模塊。
卓立漢光產品在光波導實驗中的關鍵應用
1.激發區穩定提升
卓立漢光提供不同的阻尼隔振平,確保光源穩定與位置精確調節。針對不同實驗場景都可以提供穩定的實驗環境,減少振動對實驗的干擾,提升實驗效果,適用于長時間的掃描檢測波導效果。
升降臺可以對光源位置進行調控,卓立漢光提供大承重的手動位移臺,行程大,負載能力強,也有小尺寸的位移臺可供選擇。
2. 光路調整區性能提升
提供透鏡、波片、偏振片及高穩定鏡架,支持光路準直與偏振轉換。
(1)透鏡及鏡片
光波導實驗中的準直以及偏振轉換總是必*可少,卓立漢光提供相應的透鏡以及偏振片,1/2波片、1/4波片以及偏振分光棱鏡對光路進行準直以及偏振的轉換。
(2) 俯仰偏擺鏡架
對于光路中的反射鏡,偏振片等光學鏡片,高穩定的鏡架也有著及其重要的作用,卓立漢光提供SUS高穩定鏡架,采用3個0.2mm螺距的超細牙螺紋副進行三維調節,具有更高的靈敏度
二維旋轉鏡架:通過高精度旋轉臺調節 1/4 波片角度,將線偏振光轉為圓偏振光,以實現光信號的接收。
(3) 多維光纖耦合調整臺
在光波導實驗中,光纖的耦合是大部分實驗中繞不開的場景,有些特殊實驗需要耦合效率達到80%-85%,卓立漢光在光纖耦合方面提供多軸調節的調整架,助力增強光纖耦合效率。
3. 檢測接收的穩定高效
配備電動位移臺與壓電位移臺,實現高精度掃描與位置微調,提升檢測效率。
(1)電動位移臺
在檢測系統中,光波導實驗需要對波導產生的現象進行掃描成像處理,這時掃描的運動控制系統就顯得尤為重要,卓立漢光提供各種精度以及不同行程的電動位移臺,uKSA系列高精密閉環電動滑臺閉環分辨率可達到0.1um,為實驗提供高效穩定的多維度掃描系統。
(2) 高精度壓電位移臺
對于一些高精度的掃描環境,通過壓電位移臺(如 LS65系列壓電平移臺)微調位置,最小步伐可達到10nm。
總結
卓立漢光憑借豐富的光機電產品線與系統集成能力,為光波導實驗提供從激發、調整到檢測的全流程解決方案,對光路的穩定性和便捷性至關重要,為廣大科研工作者的科學研究帶來強有力穩定性支撐,助力科研與產業實現高精度、高效率的光學實驗與產品開發。
其他相關產品
(1) 各類調整架----反射鏡架/透射鏡架/偏振元件旋轉架/接桿等等
(2)光闌/針孔/狹縫:對光路進行調整以及準直
(3)氣浮隔振平臺:實驗室的基本設施,光波導實驗對穩定性要求較高,氣浮式光學平臺的穩定性較好。同時也兼具對阻尼式操作臺的需求。
(4)VHG-M光柵周期測試系統,重新定義納米級光柵器件的質量基線
1.Littrow 結構+糾偏算法:破解衍射光柵的"基因密碼"
λ/10000--0.02nm 級光柵周期解析精度
基于Littrow 自準式入射結構,系統通過精密調整入射角與衍射光強反饋,實現0.02nm 級光柵周期測試靈敏度。相較傳統透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡分析法,分辨率提升100倍。
▌0.005°--K 矢量高精度測試
獨*算法實時解算光柵面內K 矢量角度,K 矢量精度可達0.005°,全面監測光柵器件面內K矢量異常。某AR 光波導客戶借此將產品調試周期從48 小時縮短至6 小時。
▌支持多種光柵參數測試
光柵測試系統支持多類型光柵測試,包括:閃耀光柵、反射全息光柵、透射全息光柵和布拉格體全息光柵等。助力VR、AR 行業客戶。(實際使用請咨詢)
2、硬核技術矩陣:實驗室精度,工業級可靠性
? 卓立四軸軸微米級定位系統
位移軸光柵尺反饋,重復定位精度±3μm,閉環分辨率:1μm
旋轉軸光柵尺反饋,重復定位精度±0.003°,閉環分辨率:0.000152°
支持Φ254mm 超大光柵片全域mapping,40s 完成單點測量,較手動調節效率提升50 倍。
3、從實驗室到產線:全場景解決方案
? 科研模式
開放API 接口,支持自定義測量Recipe,支持自定義數據處理。
? 工業模式
真空吸附,自動上下料,無縫對接MES/QMS 系統,全自動檢測
4、系統關鍵參數一覽表
單點周期重復精度 | ≤0.02nm |
單點周期絕對精度 | ≤ ±0.1nm |
單點光柵面內矢量角絕對精度 | ≤±0.01° |
單點光柵面內矢量角重復精度 | ≤±0.005° |
單點測試時間 | 45s |
可測光柵類型 | 反/透全息光柵、閃耀光柵、全息體光柵 |
可測光柵尺寸 | 小于 8 英寸(支持定制) |