观众可以看到从微型显示器和现实世界投射的数字图像。
近几十年来，增强现实已经从一个未来主义的概念发展成为一种有形的、无处不在的技术。AR 通过将投影的虚拟内容与真实世界的场景无缝融合，增强了我们与环境的感知和互动。基于波导的 AR 显示器已经出现并发展为可穿戴 AR 系统的关键技术，使其重量轻、外形纤薄，同时保持高光学性能。
波导合路器是基于波导的 AR 显示器的关键组件。它们用作光导，以折叠光路并在广阔的区域复制来自小光源的亮度。这是通过称为出瞳扩展的过程实现的，该过程反映了将单个入射光束复制到多个光束的过程，每个光束具有相同的强度。
在eLight上发布的一篇新论文中，由中佛罗里达大学的Shin-Tson Wu教授和中山大学的Haowen Liang教授领导的科学家团队回顾了用于增强现实显示的波导合路器的发展。
波导合路器有不同类型的，每种都有自己的优点和缺点。最常见的样式包括几何波导合路器、衍射波导合路器和全息波导合路器。
几何波导合路器是最简单的类型，但它们可能体积庞大且视野有限。衍射波导合路器的制造更复杂，但可以更薄，视野更宽。全息波导合路器是最先进的类型，制造成本高昂。
波导组合器通常与光引擎一起使用，以创建基于波导的 AR 显示器。光引擎是产生注入波导的光的组件。一些最常见的微显示光引擎类型包括硅基液晶、micro-LED、micro-OLED、激光束扫描和 MEMS。
波导合路器设计是一项具有挑战性的任务。设计人员必须考虑多种因素，例如光学性能、可制造性和成本。波导合路器设计中的一些关键挑战包括 EPE 方案设计、视场扩展、耦合器的前几何设计、全彩显示器、光学效率和均匀性优化。
波导合路器技术仍处于初步发展阶段，但它有可能彻底改变AR显示器。设计人员正在努力克服当前的挑战，开发更高效、更实惠且易于制造的新型波导合路器。
几何波导合路器具有潜在的大视场、良好的均匀性、可忽略不计的眼光和高效率，但它们的制造工艺更复杂且产量低。衍射波导合路器的效率相对较低，视场较小，并且还存在其他问题，例如颜色不均匀、眼睛发光和彩虹效应。
在保持良好均匀性的同时提高衍射波导效率是一项关键挑战。衍射耦合器的EPE设计、制造方法和材料性能的进步可以增强衍射波导合路器，以匹配几何波导合路器。
然而，VHG的当前折射率调制不足以将 FoV 扩展到 50° 以上，因此需要低成本、高质量的 SRG 制造工艺。
PVG是一种新型衍射耦合器，提供动态调制功能，扩展了基于波导的 AR 显示器的功能。
基于超表面的耦合器提供了广泛的设计自由度，可实现消色差特性等新功能。器件工程和制造工艺的进一步发展有望提高 PVG 和基于 AR 显示器的超表面耦合器的性能。
