全息照相的实际应用

36氪获悉，7月11日，光学IC开发商Alpha Cen在慕尼黑上海光博会展示了一系列主动式和被动式超表面产品，包括超表面芯片和纯固态激光雷达模组。

Alpha Cen展示的纯固态激光雷达模组

Alpha Cen向36氪表示，此次展示的超表面产品在商业应用领域有十分广泛的落地场景，包括消费电子、近距离感测、AR/VR、各类型机器人（例如家用扫地机器人、大型服务机器人、工业移动机器人AGV/AMR等），以及医疗电子和智能驾驶系统等。

Alpha Cen成立于2021年，致力于晶圆级超表面光操控芯片和模组的研发，其采用半导体IC兼容的工艺将微纳光学超表面和电路、光源、光探测器等集成，让传统光电系统变得更轻、更小、更智能。

Alpha Cen拥有包括Fab厂开发制程、工艺、封装方法在内的专利。据介绍，本次发布标志着Alpha Cen成为国内首家全线拉通近红外超表面量产产线、实现被动式超透镜量产的公司。并且，其超透镜产品将首先服务于近距离传感/检测、扫地机器人、无掩膜光刻机等客户。

Alpha Cen展示的主动式超透镜

目前，在全球范围内，同时拥有主动式和被动式超表面技术公司并不多见。而Alpha Cen已经同时具备这两种超表面技术，继实现被动式超透镜量产之后，Alpha Cen的主动式超透镜产品预计将于2023年第四季度量产。

相比而言，主动式超表面的技术门槛较高，首先需要精通光学、电学、芯片架构和硬件系统的复合型专家人才，其次晶圆和光源/传感器整合也需要大量经验，并且，在工艺方面良品率的突破也是一项挑战。

超表面技术正在各领域大规模尝试，实现从无到有的突破，该技术被World Economic Forum评选为年度十大突破性技术之一，另据Lux Research预测，到2030年，超表面产品的市场规模将超100亿美元。

在应用方面，Alpha Cen介绍：传统相机镜头常由多个球面或非球面镜片的堆叠组成，体积较大，且每片镜片需要单独组装和对准。而超透镜是一片由无数纳米级微小结构单元组合成的平面透镜。可用1~2片超透镜替代多片堆叠的镜头组，减少组装步骤、降低体积和成本。主动式超表面在此基础上更进一步，让每个纳米级微小单元结构可以被电调控，实现软件可定义的、通用型的多功能光学器件。超表面透镜技术有广泛的应用场景，比如可以取代手机、显微镜、照相机等镜头，具有更高的分辨率和更薄的厚度；也可以用于结构光、全息成像、激光加工等领域，实现高精度和高灵活性的光场控制。

Alpha Cen展示的被动式超透镜

据公开报道，全球大型科技企业如苹果和三星都预计将在2024年采用超透镜技术，例如超透镜将首次替代DOE在iPad上使用，LG也宣布将在车载应用中采用超透镜，这让市场对超透镜充满了期待。

Alpha Cen表示，未来2-3年，超表面透镜的增长主要在手机（已有头部手机客户在布局超表面透镜）和机器人，稍后会扩展到车载应用、AR/VR和医疗内窥镜，小尺寸和大广角FOV的强烈需求将大幅推动超表面透镜的应用空间。

超表面技术更大的想象空间在于对二维世界的颠覆，传统摄像头只能记录光线在一个平面上的投影，光线从三维空间中的物体发射或反射，经过镜头的透镜，最后落在感光元件上，形成一个二维的图像。这个图像只包含了物体的形状、颜色和亮度等信息，但没有包含物体的深度、距离和方向等信息。因此，传统摄像机的镜头无法捕捉到三维空间中的立体效果，只能拍出2D的平面照片。

然而，超表面透镜技术能通过利用纳米结构来控制光的传播，从而完全改变现有2D图像，实现超分辨率成像、全息摄影或投影。也因此可以应用到机器视觉中的图像识别、医疗上的内窥镜、智能驾驶以及AR/VR等领域。

Alpha Cen团队汇集了微纳光学超表面和光电半导体行业的明星成员，集结来自加州理工学院、斯坦福、Apple、德州仪器、ams OSRAM、英飞凌、中芯国际等众多世界知名科研院所和行业头部公司的跨学科人才和产业专家。Alpha Cen的核心团队有着平均 10 年以上的微纳光学、光电芯片，和整机光电产品的量产经验，具备从设计到生产制造，再到系统集成和大量量产的全栈研发能力。

本次慕尼黑上海光博会的产品发布，对于AlphaCen和超表面透镜技术都是一次重要的展示，随着更多科技巨头的接纳和超表面透镜技术的成熟，这项技术有可能重塑未来，推动更多产品进入一个全新的多维视界。

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