窮理以致其知,反躬以踐其實。在“小挑”決賽中,一眾高科技項目凸顯了“將科學技術根植于社會發展需求土壤”的理念,南京工業職業技術大學的參賽項目“HoloVision——國產高性能體全息波導AR近眼顯示模組”即為其中的佼佼者。
該項目的文字描述,對行業之外的人來說如墜云里霧里,身處科研一線的項目負責人、大三學生張齊巧打了個比方:如果把全息波導AR最終產品比作常用的智能手機,她和團隊的任務就是提供性能優異的屏幕,讓物體的三維影像和數據能完美呈現在屏幕上。
2022年,張齊巧進校后就被老師邀請加入項目團隊,從一名科研“小白”起步,逐步走進一個多姿多彩的世界。
隨著增強現實(AR)和虛擬現實(VR)技術的興起,人們對更加沉浸式的交互體驗有了更高的期待。AR頭戴顯示技術可將虛擬畫面融合到真實世界中,實現超越現實的感官體驗,在電力巡檢、礦山巡檢、戶外騎行、游泳等領域都具有廣泛的應用前景。比如對礦山巡檢人員進行技術培訓,他們戴上類似眼鏡的裝備,就可以解放雙手,在眼鏡上就能發現機器設備故障。
團隊調研后發現,離軸反射、自由曲面、陣列反射波導等傳統AR頭戴顯示模組仍存在體積重量大、亮度低、視場窄、出瞳小等難題,而全息波導具備的超輕薄、可出瞳擴展、高透明度等技術優勢有望解決上述“痛點”。
不過,技術進步和突破從來都不是容易的事情,核心技術等不來,更買不來。表面浮雕全息波導核心專利被外企諾基亞公司獨占,用于生產表面浮雕全息波導的光刻機等關鍵設備被美國禁售。為實現全息波導技術完全自主化,張齊巧和團隊開始攻關體全息波導AR顯示技術。
在實踐過程中,團隊發現,體全息光柵(VHG)具有極高的衍射效率,但光線在入耦合光柵區域會發生二次衍射,產生嚴重的漏光現象,導致顯示亮度降低。面對難題,團隊查閱文獻、設計仿真驗證,一次次試錯后,團隊另辟蹊徑,提出在光柵表面蒸鍍納米銀薄膜,解決了入耦合光柵區域二次衍射的問題,有效抑制了漏光。基于該新型表面等離激元體全息光柵,團隊攻克了三大核心技術。經檢測,團隊研制的AR顯示模組亮度達到1467cd/㎡,FOV(視場角)提升至42.7°,出瞳尺寸達到22mm×15mm,實現了高亮、大視野、大出瞳的顯示效果。鑒定報告指出,該項目技術填補了國內全息波導顯示空白,實現了全息波導AR顯示技術自主化。項目相關核心技術已申請8項發明專利、2項實用新型專利(5項專利已授權)。
有了產品,團隊還要解決推廣的難題。張齊巧說:“產品推向客戶時還是挺困難的,作為初創公司,客戶對我們的信任度并不高,我們的產品在高精尖領域更沒有話語權。”于是,團隊就向意向客戶免費提供幾套產品供試用、檢測,經過幾個月的反復試用、檢測,客戶發現產品可以滿足使用需求,并給予張齊巧的團隊一些積極反饋,還出具了試用報告。有了這個良好的開端,團隊就可以和客戶開展進一步合作。
當然,作為學生,研發產品和提升產品性能時總是會遇到各種各樣的問題。面對難題時,學生團隊還需向導師請教。現在,團隊推出的模組在亮度、視場角和視窗等方面的性能都有很大提升。
得益于“挑戰杯”,張齊巧從一名科研新手轉變成自信且充滿活力的“科研達人”。眼下,在學校的支持下,她將以公司創始人的身份,聯合團隊成員逐步將辛苦研發的技術、產品推向市場。