BLM-20kF 高功率激光模块
Meta团队登顶《Nature》！突破传统瓶颈，用大规模PIC造2毫米超薄平板激光显示器
发布时间：2025-08-25 16:17:21 阅读数： 369
平板激光显示器的概念示意图
激光显示技术因其高亮度、高色饱和度和优异的方向性，在增强现实（AR）等前沿应用中备受关注。然而，传统激光显示系统依赖复杂庞大的自由空间光学组件与投影式结构，存在体积大、装配复杂、难以集成等问题，严重限制了其在AR/VR等轻量化场景中的广泛应用。
近日，美国Meta Reality Labs Research团队成功开发出一种基于大规?？杉?a class="link-system" href="/encyclopedia/7037297347017379840.html" title="光子集成电路" target="_blank">光子集成电路（PIC） 的超薄平板激光显示架构。该架构以单片集成数千个光学元件的厘米级PIC芯片为核心，替代传统笨重光学模块，实现了仅2毫米厚的平板激光显示器。该系统结合硅基液晶（LCoS）面板，实现了211% sRGB色域覆盖率和超过80%的体积缩减，并在透视AR系统中成功演示虚拟-现实融合效果。该研究以“Flat-panel laser displays through large-scale photonic integrated circuits”为题发表于《Nature》，为高性能、沉浸式显示及全息技术提供了新路径。
核心实现方法：PIC设计与系统集成
1. PIC芯片设计与制备：在厘米级芯片上集成数千个光学组件（包括波导、分束器、光栅耦合器等），采用CMOS兼容工艺实现大规模制造；
2. 光路管理策略：通过“引导与选择”机制控制RGB激光的传播、偏振与混色，替代传统滤光与扩散结构；
3. 系统集成与调试：将PIC与LCoS面板耦合，采用光纤导入激光，通过光栅均匀照明LCoS，实现1920×1080分辨率、每色180 Hz刷新率的图像显示；
4. 均匀性与色彩调控：设计空间交错光路与优化光栅参数，实现光照强度误差＜±20%，色彩一致性Δu′v′ < 0.01。
器件设计与制备
技术突破与优势
1. 架构创新：从投影到平板
首次实现基于大规模PIC的超薄平板激光显示，摆脱传统自由空间光学限制，体积缩减超80%；
2. 光路集成与调控能力
PIC芯片集成数千光学元件，实现激光扩展、混色、偏振选择与定向发射功能，显著提升系统紧凑性与可靠性；
3. 显示性能跨越提升
色域达sRGB 211%，均匀性误差＜±20%，色彩一致性Δu′v′ < 0.01，同时有效抑制激光散斑；
4. AR兼容性与应用潜力
成功集成于几何波导AR系统，实现自然虚实融合，光学引擎未来可封装至1 cm3内，适用于穿戴设备。
显示性能分析
性能表征
物理尺寸：显示器厚度仅2 mm，PIC芯片为厘米级；
色域覆盖率：sRG标准的211%，远超传统LED/OLED（约36%）；
体积缩减：＞80% compared传统激光投影系统；
均匀性：光照强度误差＜±20%；
色彩一致性：Δu′v′ < 0.01；
l 分辨率与帧率：1920×1080 @ 180 Hz/色；
l 制造兼容性：支持8英寸CMOS晶圆级量产。
直视与AR配置下的实测显示图像
结论与展望
本研究通过大规模光子集成电路（PIC）实现了超薄、高性能的平板激光显示，解决了传统激光显示体积大、集成难的瓶颈问题。该技术兼具高色域、高均匀性与微小体积，在AR/VR、全息显示、光场显示等领域具有广泛应用前景。未来工作将聚焦：
1. 进一步微型化：将光学引擎封装至1cm3以内，用于AR眼镜等穿戴设备；
2. 功能扩展：引入可编程调制器，实现局部点亮以降低功耗、提升对比度；
3. 产业化推进：依托CMOS兼容工艺，推动晶圆级量产与行业应用。
