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千亿美元押注AR/VR/MR！Meta公司最新Nature！

米测MeLab

2025-09-29

研究背景

基于激光的显示技术因其卓越的亮度和色彩表现受到广泛关注，特别是在增强现实（AR）等先进应用中。然而，其更广泛的应用受到投影仪设计笨重和光学模块复杂的制约。

针对这一挑战，Meta公司的AR波导技术主管朱塞佩·卡拉菲奥雷（Giuseppe Calafiore）团队在“Nature”期刊上发表了题为“Flat-panel laser displays through large-scale photonic integrated circuits”的最新论文。本文提出了一种由大规模可见光光子集成电路（PIC）实现的激光显示架构，以应对这些挑战。与以往的投影仪式激光显示不同，该架构采用超薄平板形态，用单个高性能光子芯片替代笨重的自由空间照明模块。

厘米级的PIC器件集成了数千个不同的光学组件，经过精心设计以实现高显示均匀性、对比度和效率。他们展示了一种2毫米厚的平板激光显示器，将PIC与硅基液晶（LCoS）面板结合，实现了211%的色域和比传统LCoS显示器超过80%的体积减小。

他们进一步展示了其在透视AR系统中的应用。本工作展示了纳米光子学与显示技术整合的新进展，为高性能沉浸式显示以及超薄面板3D全息等新型显示概念提供了可能。

研究亮点

（1）实验首次提出将大规模可见光光子集成电路（PIC）直接集成到平板激光显示器中，得到了超薄（2毫米厚）、高亮度、高色域（211%）的平板激光显示原型，并实现比传统LCoS显示器超过80%的体积减小。

（2）实验通过在单个PIC芯片上集成数千个不同光学功能的组件，实现对红、绿、蓝（RGB）光通道的精确空间、角度、光谱和偏振调控，有效替代了传统投影仪的自由空间光学系统。该方法采用“引导与选择”的光管理策略，而非传统LCD的“漫射与滤光”方法，从而在保持激光高方向性、偏振和色彩纯度的同时，实现光均匀扩展。通过将PIC与液晶硅基（LCoS）面板结合，实验展示了其在增强现实（AR）显示系统中的应用，验证了紧凑、可扩展且高性能的平板激光显示架构的可行性。

（3）实验还通过工程化光栅发射器和芯片级光引导，实现了可调主光线角度和对光输出的精确控制，提高了显示均匀性、对比度和效率，为高性能沉浸式显示和超薄面板3D全息显示等新型显示应用提供了平台。该架构基于标准CMOS兼容工艺，可实现大规模生产，并为未来将激光技术应用于各种平板显示设备提供了可行方案。