基于多模板偏振体光栅集成的全彩色增强现实无像差显示技术

【编辑推荐】本研究创新性地提出采用多模板技术制备无像差模板偏振体光栅（ATPVG），通过集成三种不同光取向模式的PVG模板，成功实现红绿蓝三色光35°大角度均匀偏转，衍射效率超30%，解决了传统液晶基偏振体光栅（PVG）在增强现实（AR）显示中的波长限制与色差难题，可直接替换现有AR设备耦合器无需系统改造。

　　

Highlight

增强现实（AR）显示作为下一代显示技术的前沿领域，其核心挑战在于实现全彩无像差的光耦合。传统液晶（LC）基偏振体光栅（PVG）虽具有体积小、效率高等优势，但存在波长选择性导致的色差问题。本研究通过胆甾相液晶（CLC）多模板技术，开发出集成三波长特异性光取向模式的无像差模板PVG（ATPVG），在保持30%以上衍射效率的同时，使红（R）、绿（G）、蓝（B）光实现完全一致的35°偏转角，从根源上消除色差。

实验设计

采用含手性掺杂剂R5011的CLC混合体系，通过紫外光固化模板技术固定螺旋结构，再灌装向列相液晶重构PB相位。关键参数满足布拉格反射公式λ=n/(c×HTP)，其中HTP为手性掺杂剂的螺旋扭曲力。三组模板分别针对R/G/B波长优化，最终集成单层器件实现宽光谱调控。

结论

ATPVG技术突破传统多堆叠架构的集成瓶颈，为医疗可视化、数字孪生等AR应用提供即插即用的全彩解决方案，其"模板重构"策略为新型光子器件设计开辟新路径。