隨著微顯示技術、超緊湊成像光學與高速數字處理器的飛速進步，AR 技術正逐步跨越理論界限，邁向實用化的嶄新階段。然而，當前波導顯示器，特別是衍射型，仍面臨光效率低下的嚴峻挑戰，這一瓶頸直接限制了電池驅動型近眼顯示器的續航表現。
為了攻克這一難題，中佛羅里達大學與東南大學的研究團隊攜手，深入剖析了波導 AR 顯示器光效低下的根源。研究揭示，耦合器中的顯著漏光問題是罪魁禍首，其根源在於維持良好視窗均勻性所必需的複雜相互作用機制。進一步挖掘中，團隊在光子體積光柵（PVG）內發現了非同尋常的極化轉換現象，這一發現為提升耦合效率開闢了新路徑。
基於這一突破性發現，研究人員成功打破了傳統波導 AR 顯示器耦合效率的桎梏，通過減少光泄漏，實現了耦合效率與視場均勻性的雙重飛躍——分別提升至原來的 2 倍和 2.3 倍。
PVG 作為一種先進的偏振選擇性全息光學元件，其獨特之處在於能夠記錄並操控光束的偏振資訊，包括右手圓偏振（RCP）與左手圓偏振（LCP）。依託其傾斜膽甾液晶結構，PVG 能夠精準地反射與螺旋扭相匹配的圓偏振光，同時允許相反偏振態的光透射而過。
然而，研究團隊意外發現，當光線以接近布拉格平面的角度入射時，PVG 展現出非典型的波片行為，直接改變入射光的偏振狀態而非作為光柵運作。
正是憑藉 PVG 的雙重偏振特性——精確的選擇性與靈活的轉換能力，其在波導顯示器中的應用提升了整個視場的耦合效率與均勻性，同時在視窗連續性方面展現出優於傳統及超表面耦合器的優勢。
具體而言，PVG 能夠引導 LCP 光進入波導並維持其偏振狀態，經過巧妙設計的全內反射與再次極化轉換後，確保光線以高效且穩定的方式在波導內傳播，從而實現了耦合效率與視場質量的雙重優化。
