光学的“纳米尺度”进化，将拉开“消费光子”的序幕

3D深度成像的横空出现既是偶然，但也属必然。它一方面由终端的新需求而引发，但又反过来深刻的引发了行业深层的变革。3D成像模组核心零部件中，DOE作为一个全新的无源器件，其功效是接收入射的光场，对光进行重新运算，并输出一个特定分布的光场。

从光学的角度看，DOE像一种基于光学波动性理论设计的新型镜片；而从信号处理的角度看，由于DOE实现了对入射光场的特定计算与调制（这一点其实与电信号的调制非常类似。电的信号处理是在时域上进行信号的计算；光的信号处理是在空间域上实现对信号的计算与调制），所以DOE更像是一种基于光信号处理的芯片。于此同时，为了实现这一目的，DOE光元件的尺寸与精度需要达到在晶圆上实现纳米级的制成。所以，深度成像中DOE的出现，率先将波动光学与晶圆级的制成，应用到了极大规模的消费端产品中。

但想要做出纳米级的光元件并非易事。

一是设计难度，具备计算能力的光元件是通过在材料中引入微纳光学结构，通过光的波动效应，进而控制光场的再排布，从而实现新的光学性能。从这个角度来讲， 微纳光学结构的设计和制造是微纳光学发展的关键技术问题，而微纳结构的设计是一个前沿的领域。

二是生产难度，正如上文所讲，此前光学应用多限制在几何光学范畴，对器件的尺寸要求一般在亚毫米或者微米级，涉及到的加工工艺都是研磨、铸塑等冷工艺。而光芯片需要将光元件精度做到纳米级，显然原先的冷工艺是不适用的，但光学产业又缺乏类似半导体的那种大规模生产超高精度器件的成熟工艺。 

因此目前最为可行的发展方式，是融合光学与半导体工艺，用半导体的思路做纳米级光元件。即让全球历时五十年、投入了数千亿美元打造的微电子芯片制造基础设施进入无源光学领域，将成熟、发达的半导体集成电路工艺应用于晶圆级光学上，快速提升光学工业的制造水平。

不过在此基础上还需要解决良率和成本问题，由于纳米级的特征尺度，使得后道加工不可避免的会造成随机误差，因此需要在前道工艺中进行补偿、需要在设计上进行补偿、需要“Design to Manufacture”。而且要确保每一片光芯片良率，检测环节也需要搭建完整的流程步骤。另外，由于是“消费光子”的基础一环，低成本更多时候是决定性的要求。所以，从生产角度看，其“不可能之任务”归纳来说，就是要“精度提升到极高标准的纳米尺度外，同时要实现高良率、高一致性、极低成本的极大规模生产。”

晶圆级光学的设计和制造技术除了可以应用于3D感知领域，还可以应用于VR/AR产品和5G行业中，主要涉及到光场显示光波导、高速光通讯链路的设计和制造。

虽然技术难度高，但由于应用前景广阔，国内也有创业公司在从事晶圆级光学的设计和生产，如鲲游光电等。但对于创业公司来说，除了资金投入压力，还面临前期研发的技术问题，和后期规模化生产的管理问题。因此对于创业公司来讲，高效整合上下游产业链资源才有成功的可能。

本文访谈内容来自鲲游光电董事长林涛： 

鲲游光电是一家晶圆级光学创业公司。晶圆级光学作为一个极度交叉的学科，离不开各界资源的支持。鲲游光电除了拥有一支经验丰富的多元化团队，还聚集了包括元璟资本、华登国际、中科创星、舜宇光学、昆仲资本、晨晖创投、中恒星光等股东，涵盖了光学、半导体、中科院、下游等各方通力协作。 

晶圆级光学行业正处于一个高速发展的时点，一方面前景广阔，但另一方面，上下游与生态仍不完善。只有更多上下游企业和友商的加入，才能将这个领域做大做强。