光学成像模组是AR眼镜的核心瓶颈。民生证券报告指出，光波导方案凭借轻薄、高透光率、大FOV等优势成为AR光学主流方向。阵列光波导二维扩瞳技术突破使光机体积减小50%，有效规避彩虹效应；衍射光波导光栅设计自由度大，量产优势明显。SiC材料凭借高折射率使单层波导支持>80°全彩成像，成为衍射光波导新理想基材。光波导技术的协同发展正推动AR眼镜从“信息提示”向“沉浸体验”演进，产业链中蓝特光学、水晶光电、舜宇光学、天岳先进等企业有望受益。
光学方案演化：从Birdbath到光波导
AR近眼显示系统中的光学成像模组决定产品形态和显示效果，成为AR眼镜实现大规模放量的关键瓶颈。从光学方案的发展历程来看，产品形态正不断朝着能满足日常佩戴需求的普通眼镜方向靠拢。离轴光学方案是最早期的AR光学方案，体积大、重量重，难以日常佩戴；Birdbath方案技术成熟、显示效果好，但体积较大，投影光机在视线前方阻挡视线；棱镜和自由曲面方案在一定程度上减小了体积，但FOV和透光率有限。光波导方案利用全反射原理传输光信号，耦入区域光学元件将微投影光机发出的光束耦入波导片并以全反射方式传播，在保证成像清晰、图像对比度高基础上，可提供较大FOV。光波导方案具备四大优势：动眼框范围增大，增加适用人群范围同时提高佩戴舒适度；投影光机可旁置，避免遮挡视线；高透光率，提高数字影像和环境的交互感；轻薄外观接近传统眼镜样式。光波导已成为AR光学的主流发展方向。
阵列光波导vs衍射光波导：技术对比
阵列光波导通过阵列反射镜堆叠实现图像输出和动眼框扩大，利用光学冷加工工艺，成像质量更佳。Lumus提出二维扩瞳技术，通过在X、Y轴方向对光线多次扩展，同时实现垂直和水平双向出瞳扩展，有效增加出瞳距离和Eyebox大小，显著减少耦入部分投影光机体积。二维扩瞳技术使几何光波导具备了以往只有衍射光波导才拥有的大Eyebox特性，同时规避了彩虹效应等衍射光波导固有劣势。衍射光波导基于微纳米结构的特定光栅传播，光栅结构可更灵活地实现扩瞳等用途。按照光栅种类不同，可分为表面浮雕光栅光波导和体全息光波导。SRG采用半导体微纳加工和纳米压印工艺，量产性和良率更优，代表厂商包括Microsoft、Magic Leap等；VHG通过双光束全息曝光技术在介质中形成干涉条纹，工艺效率高、量产投资小，但量产难度大、稳定性差，代表厂商包括DigiLens、Sony等。阵列光波导在视觉显示、光效导致的功耗、漏光和隐私保护方面更佳，且技术成熟度和供应链完备度高；衍射光波导在量产和扩瞳方面具有优势。
SiC材料革新：高折射率支持>80°FOV
SiC成为衍射光波导方案的新理想基材，从特性来看碳化硅材料具备高折射率、宽FOV和全彩集成等特点，有助于优化轻量级AR眼镜的性能和功耗。传统高折射率玻璃单片仅提供最大全彩色的FOV小于40°，SiC的高折射率使得单层碳化硅波导能支持>80°的全彩成像，沉浸感大幅度提升。SiC为材料的波导光栅可避免环境光衍射进入眼可视范围内，减少彩虹纹等杂散光影响。和传统多层解决方案相比，低密度的单层SiC方案可大幅降低设备重量、波导片厚度及生产复杂度。在散热方面，区别于传统的镜腿散热，SiC方案充分利用材料本身的性质设计波导片本身用于散热，大幅提高散热效率。SiC衍射波导镜片需要高纯半绝缘SiC衬底，目前三安光电、晶盛机电等厂商已入局SiC衬底制造，其中三安光电SiC衬底在AR眼镜领域与国内外终端厂商紧密合作，已向多家客户送样验证。Meta于2024年9月发布首款碳化硅光波导概念AR眼镜Meta Orion原型机。随着8英寸碳化硅衬底产线陆续投产、规模化出货，以及激光切割等新技术成熟，碳化硅衬底加工效率将大大提高，成本有更广阔下降空间。
产业链布局：蓝特光学、水晶光电、天岳先进
国内外光波导供应链中，蓝特光学和美迪凯等在光波导加工环节储备较为全面，专注于为光波导行业提供前道原材料，兼具高精度的玻璃晶圆加工技术。蓝特光学玻璃晶圆主要分为显示玻璃晶圆、衬底玻璃晶圆和深加工玻璃晶圆三类，显示玻璃晶圆在裁剪切割后可制成AR光波导。公司已掌握8-12英寸、厚度0.2-1mm玻璃晶圆加工技术，精度TTV<0.5μm，表面粗糙度<0.5nm，绑定康宁集团、DigiLens、MagicLeap等客户。水晶光电在光波导环节全产业链布局，2011年与Lumus战略合作布局反射光波导，2016年投资Lumus；2018年与肖特合作成立晶特光学；2019年与Digilens战略合作布局衍射光波导，具备从设计到评测的一站式光学解决方案能力。天岳先进是全球领先的SiC材料生产商，是全球少数能够实现8英寸碳化硅衬底量产、率先推出12英寸碳化硅衬底的公司，定制化12英寸半绝缘碳化硅光学片推动了SiC材料在光学领域的规模化应用，为AR设备制造商提供高性能、高性价比的核心材料。初创公司方面，Lumus、灵犀微光、理湃光晶、至格科技、鲲游光电等凭借自身技术积累积极推动光波导行业向前迈进。
技术维度 | 阵列光波导 | 表面浮雕光栅 | 体全息光波导
制造工艺 | 光学冷加工/镀膜 | 半导体微纳加工 | 激光全息干涉
厚度 | <2mm | <2mm | <2mm
视场角 | 25°-70° | 40°-50° | 20°-40°
透光度 | >90% | 80%以上 | 80%以上
光效 | 6%-15% | 0.3%-1% | 0.5%-2%
技术优势 | 显示性能极佳 | 量产性更优 | 量产投资小
代表厂商 | Lumus、水晶光电 | Microsoft、Magic Leap | DigiLens、Sony
