蔡司的智慧玻璃：堪比印刷时代古腾堡时刻的里程碑技术
发布时间：2024-01-19 15:39:05 热度：557
1/19/2024，光纤在线讯，在 CES 2024 展览期间，蔡司带来了多功能智慧玻璃技术，将投影，检测，照明和滤波四项功能集成在一起。据介绍，这项技术的重点将会被应用在汽车领域 —— 通过全息技术，用于AR的HUD。全息3D内容显示可以让汽车设计更加灵活。例如，侧窗和后窗可以用于捕捉眼球的Car2X车联网通信。车窗内外都可以显示3D文字或者图像，包括视频。而且，基于全息的照明系统也可以给车灯系统带来全新的设计自由。另外一个重要应用则是各类智能设备的人机接口——悬浮开关，可以实现3D的控制器设计。蔡司多功能智慧玻璃还具备可将任何玻璃屏幕“变成”摄像头的 Holocam 技术。若将这种全息摄像头置于屏幕中央，可让用户在参与视频会议时与对方进行眼神交流；这项技术还可用来检测光谱成分，获得的数据能够帮助人们深入了解空气污染和紫外线照射等环境污染情况。最后，这层特殊的薄膜还具备发电功能，可以吸收入射的太阳光并将其转移到太阳能电池。
又是全息，那么全息到底是怎么应用到这项神奇的技术上的呢？关于Holocam, 网上能找到的资料只是说，“该技术利用耦合、解耦和光导元件将入射光线转向隐藏的传感器，而且无需在可见区域开孔或安装摄像头、传感器。”另外关于智慧玻璃，蔡司的新闻稿里说，“蔡司这一技术的核心是一层很薄的透明聚合物材料膜，上面有超高精度的光学部件而且只占很小的空间。材料的透明度可以达到92%，同时具备最大的清晰度。蔡司指出，在过去，全息技术只能非常小规模应用，复制技术难度很大。现在他们发展的真正自动化的大规模全息制造技术第一次可以让这个技术走上规模应用。就如同蔡司公司微光学业务VP Roman Kleindienst所说，这是可以堪比印刷时代古腾堡时刻的里程碑式成就。”
相干光学的著作里说,不同于传统摄影术，全息通过另外一束参考光，将光波的振幅与相位同时记录。为了建立参考光与物光之间固定的相位差关系，则需要使用相干光。类似于杨氏双缝干涉试验，相位被编码于相干图样中。从相干图样再现三维物体图像，只要用记录时的参考光辐照全息图就可以。
由于差不多更多的资料，关于蔡司的这一神奇技术编辑能猜测的核心应该是聚合物波导。东南大学张彤教授团队去年曾经发表过基于聚合物波导的光纤陀螺仪，说明聚合物光波导的应用大有可为。天津理工大学杨蕊嘉, 于 丹, 郝佳奇等在2022年11月的一篇文章与此相关性更高。文章的结论说：他们研制了一种新型聚合物光波导材料，PQ-PMMA光致聚合物具有优异的全息性能，可制备成为毫米量级厚度的材料，对样品进行打磨可直接制备成光波导材料，避免了复杂苛刻的制备流程，降低了光波导成本。实验测试了不同波长激光的全息光栅记录和传输能力，蓝光和绿光光源均能观察到波导内的全反射现象。基于这篇文章，我们完全有理由相信蔡司能够做出更好的产品。
在新闻稿里，蔡司公司表示，他们自己不会去利用这个技术做应用产品，而是会将这一全息复制技术提供给其他制造商，提高他们产品的功能。为此目的，蔡司打造了一个完整的生态系统，包括完整的产业链和服务，设计支持。可以设想，一旦这个生态系统构成，聚合物波导及其全息相关技术和应用一定会带来一个全新的产业机会。
参考文献
https://www.hanspub.org/journal/PaperInformation?paperID=58185 聚合物全息光波导显示性能研究
https://www.c-fol.net/news/7_202211/20221106124944.html 东大张彤团队在光学快报发表重要成果：基于聚合物波导的微型陀螺仪
又是全息，那么全息到底是怎么应用到这项神奇的技术上的呢？关于Holocam, 网上能找到的资料只是说，“该技术利用耦合、解耦和光导元件将入射光线转向隐藏的传感器，而且无需在可见区域开孔或安装摄像头、传感器。”另外关于智慧玻璃，蔡司的新闻稿里说，“蔡司这一技术的核心是一层很薄的透明聚合物材料膜，上面有超高精度的光学部件而且只占很小的空间。材料的透明度可以达到92%，同时具备最大的清晰度。蔡司指出，在过去，全息技术只能非常小规模应用，复制技术难度很大。现在他们发展的真正自动化的大规模全息制造技术第一次可以让这个技术走上规模应用。就如同蔡司公司微光学业务VP Roman Kleindienst所说，这是可以堪比印刷时代古腾堡时刻的里程碑式成就。”
相干光学的著作里说,不同于传统摄影术，全息通过另外一束参考光，将光波的振幅与相位同时记录。为了建立参考光与物光之间固定的相位差关系，则需要使用相干光。类似于杨氏双缝干涉试验，相位被编码于相干图样中。从相干图样再现三维物体图像，只要用记录时的参考光辐照全息图就可以。
由于差不多更多的资料，关于蔡司的这一神奇技术编辑能猜测的核心应该是聚合物波导。东南大学张彤教授团队去年曾经发表过基于聚合物波导的光纤陀螺仪，说明聚合物光波导的应用大有可为。天津理工大学杨蕊嘉, 于 丹, 郝佳奇等在2022年11月的一篇文章与此相关性更高。文章的结论说：他们研制了一种新型聚合物光波导材料，PQ-PMMA光致聚合物具有优异的全息性能，可制备成为毫米量级厚度的材料，对样品进行打磨可直接制备成光波导材料，避免了复杂苛刻的制备流程，降低了光波导成本。实验测试了不同波长激光的全息光栅记录和传输能力，蓝光和绿光光源均能观察到波导内的全反射现象。基于这篇文章，我们完全有理由相信蔡司能够做出更好的产品。
在新闻稿里，蔡司公司表示，他们自己不会去利用这个技术做应用产品，而是会将这一全息复制技术提供给其他制造商，提高他们产品的功能。为此目的，蔡司打造了一个完整的生态系统，包括完整的产业链和服务，设计支持。可以设想，一旦这个生态系统构成，聚合物波导及其全息相关技术和应用一定会带来一个全新的产业机会。
参考文献
https://www.hanspub.org/journal/PaperInformation?paperID=58185 聚合物全息光波导显示性能研究
https://www.c-fol.net/news/7_202211/20221106124944.html 东大张彤团队在光学快报发表重要成果：基于聚合物波导的微型陀螺仪
