近日，中山大学物理学院教授董建文团队提出了基于超表面的定制化超透镜阵列，并用于增强现实/扩展现实（AR/XR）新型显示。该超透镜阵列融合透镜与空间异构棱镜相位设计，结合纳米压印技术，突破了传统微透镜阵列像差对视场角的限制，为下一代沉浸式AR/XR显示设备提供了新的技术路径。相关成果近日发表于《光：科学与应用》（Light：Science & Applications）。

传统同构微透镜阵列方案与异构超透镜阵列方案的视场对比。上图为传统方案的仿真结果（13°），下图为异构阵列原型机的实验结果（50°）。研究团队供图

XR的终极目标是“沉浸感”，这要求XR显示在有限器件体积内同时具备满足人眼需要的超广视角和无辐辏调节冲突的3D显示效果。基于双目视差的显示方式容易引起辐辏调节冲突，影响观看舒适性。传统微透镜阵列光场显示具有零辐辏调节冲突、全视差、轻量化等优势，但大视场离轴像差限制了高质量成像。此外，与厘米级微显示屏匹配，也对光场调控器件提出了大面积微纳制备的挑战。

在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助下，研究团队跳出传统“同构”微透镜阵列和超透镜阵列的思维局限，提出了异构超透镜阵列的物理光学方案及其厘米级纳米压印技术。该异构阵列将透镜与空间变化的棱镜功能集成于同一平面器件，实现了全视场内达衍射极限的光学性能。

团队还实现了高深宽比微纳结构制备，在笔记本电脑上实现140帧/秒的视频级渲染速度，并搭建了透视式光场显示原型机：人眼视场角达到50°，达到与微显示屏匹配的空间带宽积上限，为传统方案的4倍。论文附带视频还展示了深度达60厘米的三维重建效果，证实了人眼自然观看效果。

该研究结果为发展沉浸式AR/XR近眼显示、高精度纳米压印、精密光学技术与应用，提供了新方法与新途径。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41377-026-02266-w