陽明交大光電團隊突破光譜控制技術 助攻下一代AR裝置與微型顯示器

記者黃仁杰／台北報導

陽明交大光電工程學系研發出一款超薄「超穎介面」，不僅能大幅縮減光學設備體積，更能精準控制紅綠藍三原色，提升光學效率與色彩表現。這項革命性的光譜控制技術，有機會應用在AR眼鏡、微型顯示器與手機鏡頭等消費性電子產品，為實現輕量化、高畫質的光學設備提供解決方案。

以AR眼鏡為例，傳統AR設備體積龐大，虛擬影像也不夠清晰，而且還有光學影像向前洩漏的問題，使旁人能看見使用者正在觀看的內容。這對於AR技術逐漸從娛樂走向醫療、教育、工業訓練與智慧製造等應用領域帶來極大挑戰。

主持這項研究的光電工程學系副教授黃耀緯表示，現有技術在處理紅、綠、藍三色光時，常面臨色彩純度不足、光線互相干擾及能源效率受限等問題。研究團隊提出一種全新的「二維拓樸最佳化非局域超穎介面（nonlocal metasurface）」設計，成功在單層奈米結構中同時精準控制紅、綠、藍三色光，大幅提升色彩表現與光學效率，也實現高 Q 值窄頻共振與高效率反射繞射，不僅提升色彩純度，也有效抑制不必要的漏光。

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作者、光電所學生郭婉慈表示，相較於傳統的設計方式，這項研究利用平面自由結構（planar freeform structure）的設計概念，在單一平面結構中即可同時支援多個波長的共振模式，可在單一結構中同時實現多重共振，大幅降低光學元件複雜度，也更有利於未來量產製造。

黃耀緯指出，研究所採用的平面自由結構搭配二維拓樸最佳化，帶來更高的設計自由度，使不同波長的光能近乎獨立調控，不僅提高光譜選擇性，也能有效抑制不必要的光洩漏，讓特定顏色的光僅在預期方向被觀察到，對於講求隱私的穿戴式設備來說，這是一個極具價值的應用潛力點。

為驗證應用潛力，研究團隊同時將此元件整合至自由空間AR顯示平臺中，成功展示高色彩純度且清晰鮮明的虛擬影像。實驗結果與理論模擬高度一致，證實該技術具備應用於下一代AR顯示系統的可行性。該研究成果也獲選為《Nano Letters》期刊封面，不僅凸顯其在非局域超穎介面與奈米光子學領域的重要突破，也為未來輕量化、高畫質、低功耗的微型顯示技術奠定關鍵基礎。