在科技飛速發(fā)展的當下，AR眼鏡作為連接虛擬與現實的關鍵設備，正逐漸融入人們的生活。從消費級的觀影、游戲體驗，到工業(yè)、醫(yī)療、教育等專業(yè)領域的應用拓展，AR眼鏡市場呈現出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。當前AR行業(yè)的規(guī)模化普及，離不開一批成熟度高、適配性強的光學材料支撐。其中，傳統光學玻璃與樹脂、碳化硅占據核心地位，分別在不同技術路線中發(fā)揮關鍵作用。

圖源：Rokid樂奇

光學玻璃

玻璃的折射率在光學系統的應用中起著非常重要的作用，一般在1.5-1.7。隨著科技的發(fā)展，采用折射率在1.9以上的高折射率光學玻璃來滿足光學器件的發(fā)展需求已經成為高性能光學玻璃的發(fā)展方向。

目前報道的高折射率(nd≥2.0)玻璃，主要加入了高含量的過渡元素氧化物，如TiO2、WO3、Nb2O5、Ta2O5等，加入的過渡元素氧化物對環(huán)境的危害較小，并且使玻璃具有較高的折射率。高折射率光學玻璃的主要體系有鑭系玻璃、鉍系玻璃、硫系玻璃等。

作為特種玻璃的創(chuàng)造者，肖特致力于采用高端光學玻璃組件推動AR/MR的未來發(fā)展。肖特具備全鏈路制造能力，從光學玻璃熔制、晶圓超精密加工，到真空鍍膜、波導組裝，實現了端到端自主可控，有力保障了產品的一致性與量產穩(wěn)定性。目前，該技術已與行業(yè)頭部伙伴深度協同，成為Meta Ray-Ban等標桿產品的核心光學元件供應商。

玻璃晶圓，圖源：肖特

光學樹脂

光學樹脂是一種高分子有機化合物，經模壓澆鑄成型或注塑成型。目前市場上主流的光學樹脂包括環(huán)烯烴聚合物（COC/COP）、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等，其中高折射率改性樹脂是技術升級的核心方向。

相較行業(yè)普及的玻璃光波導，樹脂衍射光波導技術具有顯著優(yōu)勢：輕量化，樹脂材料密度僅為玻璃材料密度的1/3~1/4，但兩者在光學性能表現上幾乎無差異；抗跌落，樹脂光波導鏡片在抗跌落能力層面表現更硬核，有效延長使用壽命；安全性，樹脂光波導鏡片的抗沖擊能力更強，大幅提升佩戴安全指數。

采用1.74高折射率樹脂光波導的AR眼鏡，圖源：莫界科技

聚碳酸酯（PC）

PC既具有類似有色金屬的強度，同時又兼?zhèn)溲诱剐约皬婍g性，它的沖擊強度極高，能經受住電視機熒光屏的爆炸。聚碳酸酯的透明度又極好，并可施以任何著色。光學PC材料有良好的透光率，通常在90%以上；折射率為1.5-1.6，耐沖擊性能良好，所以也可用在AR眼鏡光波導樹脂鏡片。

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）

PMMA是甲基丙烯酸甲酯（MMA）的均聚物或共聚物，俗稱有機玻璃、亞克力等，具有高透明度、低價格、易于機械加工等優(yōu)點，是平常經常使用的玻璃替代材料。PMMA密度較低、機械強度高、透光率高達92%，在光學性能、電絕緣性、耐候性及加工成型性方面均表現優(yōu)異。

環(huán)烯烴聚合物（COC/COP）

環(huán)烯烴共聚物（COC）和環(huán)烯烴均聚物（COP）是一類具有環(huán)狀結構的非晶性透明高分子材料。COC/COP具有非常優(yōu)越的光學特性，擁有高透光性（大于95%）、高折射率及低雙折射率（<0.05%），光學性能優(yōu)于PC/PMMA材料；密度小于玻璃，能顯著降低設備重量，滿足小型/輕量的光學設計需求。

國內COC材料供應商拓烯科技已與歌爾光學達成深度合作，成為其供應鏈中的重要一環(huán)。

拓美特?TAMT?（COC），圖源：拓烯科技

碳化硅（SiC）

碳化硅作為一種先進材料，已在功率半導體領域被廣泛應用，并開始進入AR眼鏡領域。碳化硅能夠為AR眼鏡帶來四大優(yōu)勢：

一是實現更大視場角。碳化硅材料的折射率可達2.6以上，單層碳化硅鏡片即可實現80度以上的視場角。

二是有助于解決彩虹紋問題。高折射率的碳化硅可以壓縮光在材料中的有效波長，進而降低光柵周期，增大環(huán)境光的衍射角度，使其超出人眼的觀察范圍，進而解決分光造成的彩虹紋問題。

三是延長穩(wěn)定續(xù)航時間。碳化硅的熱導率（約490W/m·K）遠高于玻璃（約1W/m·K）、樹脂等傳統光學材料，能夠快速傳導光機模塊和計算單元產生的熱量，支持高亮度顯示和長時間穩(wěn)定運行。

四是簡化散熱設計。碳化硅的高熱導性允許將散熱功能集成到光波導片本身，通過被動散熱即可滿足需求。另外，碳化硅優(yōu)秀的散熱性能為提升AR眼鏡集成度、配置更多傳感器留出冗余。

隨著AR眼鏡產品形態(tài)逐步落地，相關光學方案受到行業(yè)關注，國內企業(yè)也在加快材料與工藝層面的布局。XREAL、雷鳥創(chuàng)新、慕德微納、廣納四維等AR眼鏡及硬件廠商已在加速碳化硅光波導布局，與此同時，天岳先進、天科合達、爍科晶體、同光半導體、浙江晶瑞、山西天成、乾晶半導體等碳化硅襯底企業(yè)也在迅速跟進。

（a）SiC波導晶圓及（d）SiC波導鏡片，圖源：西湖大學工學院SOE

參考來源：

[1]郭融等：環(huán)烯烴共聚物和均聚物性能對比

[2]王衍行等：高折射率光學玻璃的研究進展

[3]先進功能材料、粉體網、中國復材