全息術的先驅，Gabor、Leith、Upatnieks和Denisyuk很早就預測了三維顯示的終ji技術是全息。這個(ge) 信念的基礎是：全息是可以渲染(render)所有能被人類視覺係統解釋的光學線索(cue)的僅(jin) 有途徑。全息三維顯示已經被人們(men) 追逐許多年了，其依然麵臨(lin) 所有方麵的挑戰：計算、傳(chuan) 輸和渲染。用數字來描述，如6.6x10^15浮點運算計算要求，3x10^15b/s數據率，1.6x10^12phase pixels，任務相當艱巨。根據以往的經驗推算，如果以以往的速度發展，需要到2100年方可實現真正的全息顯示。
全息以及三維顯示的未來
寫(xie) 作背景：
全息術的先驅，Gabor、Leith、Upatnieks和Denisyuk很早就預測了三維顯示的終ji技術是全息。這個(ge) 信念的基礎是：全息是可以渲染(render)所有能被人類視覺係統解釋的光學線索(cue)的僅(jin) 有途徑。全息三維顯示已經被人們(men) 追逐許多年了，其依然麵臨(lin) 所有方麵的挑戰：計算、傳(chuan) 輸和渲染。用數字來描述，如6.6x10^15浮點運算計算要求，3x10^15b/s數據率，1.6x10^12phase pixels，任務相當艱巨。根據以往的經驗推算，如果以以往的速度發展，需要到2100年方可實現真正的全息顯示。
圖1、全息階梯：各種電信設備推出年份和近似比特率幅度圖
美國亞(ya) 利桑那大學的Pierre-Alexandre Blanche撰寫(xie) 綜述文章"Holography, and the future of 3D dISPlay"，回顧了全息三維顯示領域的新成果。
三維人類視覺和三維顯示：
圖2、一些影響深度感知的 二維視覺線索的示例
對於(yu) 三維顯示係統，必須首先包含上述幾種二維線索，然後再加上額外的三維線索，這些是：立體(ti) 視差(stereo disparity)、運動視差(motion parallax)、調節(accommodation)。
1)立體(ti) 視差(Stereo Disparity)
立體(ti) 視差是左右眼觀察到場景的視差變化，它是z容易實現的三維線索。通常通過讓人們(men) 佩戴眼鏡，左右眼接收到的圖像分別被彩色或正交偏振或交替快門編碼，使得左右眼觀察到不同的視角(view)，從(cong) 而產(chan) 生立體(ti) 效果。商業(ye) 上已經在影院等特殊場所得到国产成人在线观看免费网站，但是在日常生活中並沒有被人們(men) 廣泛接受。
2）裸眼3D(Autostereoscopy)
裸眼3D不需要借助特殊的眼鏡就可以實現立體(ti) 視覺。憑借視差障壁(parallax barriers)或微透鏡陣列，讓左右眼接收不同的視角，從(cong) 而產(chan) 生立體(ti) 視覺效果。但是這種技術需要觀察者站在一個(ge) 特定的位置，這限製了它的使用。當然，通過自動人眼追蹤技術可以緩解對觀察者位置的限製要求，但是這種技術還沒有普及開來。
3）運動視差(Motion Parallax)
運動視差需要投影許多個(ge) 視圖，這樣，即使觀察者在顯示器前移動也能夠看到正確的視差(parallax)。不同視角的被投影密度需要確保能夠產(chan) 生正確的立體(ti) 信息，因此，每個(ge) 瞳孔間距至少需要兩(liang) 個(ge) 視角。然而，為(wei) 了實現從(cong) 一個(ge) 視角到另一個(ge) 視角的平滑過渡，需要更大的視角密度。z佳視角密度取決(jue) 於(yu) 顯示器的確切配置和預期的觀察者距離，但數量大約為(wei) 每度一個(ge) 視角的量級。
在大多數文獻中，再現運動視差的顯示器被稱為(wei) 多視角(multiview或multi-view)顯示器，而光場(light-field)顯示器基於(yu) 射線光學(ray-optics)和積分成像(integral imaging)的概念來重建三維圖像。在多視角顯示器中，顯示器被設計成當觀察者的位置改變時可以平滑地再現運動視差。這被認為(wei) 是一種多視角類型裸眼3D顯示器。但是，當顯示器還能夠重建虛像或實像時，通常稱其為(wei) 光場顯示器。
一個(ge) 多視角或光場顯示器，以2160p(4K)橫向分辨率顯示再現具有±45°視場角的運動視差時，比特率量級為(wei) 12.7x90^2=10^5Gb/s，平方是同時考慮了垂直和水平視差。由於(yu) 人類視覺係統主要涉及水平瞳孔間距，並且橫向運動比垂直運動更受青睞，因此水平視差比垂直視差更重要。為(wei) 了得到12.7x90=10^3Gb/s這樣更低的數據速率，垂直視差通常在多視角顯示器中被丟(diu) 棄。
當觀察者在多視角顯示器前保持不動時，觀察到的視差提供類似於(yu) 裸眼3D顯示器的體(ti) 驗。然而，由於(yu) 視角的數量要多得多，光場顯示器不像裸眼3D那樣受有限視域的限製，因此，用戶體(ti) 驗要好得多。
考慮到多視角和光場顯示器在某種程度上可實現的數據速率和相對於(yu) 裸眼3D的優(you) 勢，它們(men) 目前是被深入研究的技術，並且無疑將是市場上的下一代三維顯示平台(現在已有一些專(zhuan) 門的国产成人在线观看免费网站程序出現)。
4）視覺輻輳衝(chong) 突(vergence-accommodation conflict)
視覺輻輳衝(chong) 突是我們(men) 迄今為(wei) 止介紹的所有顯示係統的致命弱點(光場顯示有些例外),當不匹配的視覺三維線索呈現給觀察者的時候就會(hui) 出現。發生視覺輻輳衝(chong) 突是因為(wei) 這些顯示器投影的圖像位於(yu) 固定距離處，因此產(chan) 生了無法調整的恒定accommodation cue, 聚散是由視差提供的，可能會(hui) 在一個(ge) 場景內(nei) 發生變化。accommodation cue和vergence cue之間的差異，會(hui) 引起感知上的衝(chong) 突，這種衝(chong) 突導致視覺上的不適。
當光場密度足夠大的時候，光場顯示器可以再現一定程度的accommodation。這種情況通常被稱為(wei) 超多視角。accommodation發生在光場顯示中，因為(wei) 圖像平麵可以移入和移出顯示器平麵，這是通過將來自顯示器平麵不同部分的光線導向一個(ge) 體(ti) 素來實現的(如圖3a)。然而，有人認為(wei) ，如果在光場現實中視角密度不斷增大，則可以隨意延長accommodation距離。這種信念源自光場顯示通過使用線段(line segments)近似一個(ge) 波前曲率的推斷。如果這些線段足夠小，它們(men) 可能與(yu) 真實的波前曲率無法區分。不幸的是，因為(wei) 沿著像素邊緣發生衍射，限製了體(ti) 素分辨率，使得這種光線追跡簡化不會(hui) 發生。即使像素密度為(wei) 每度100s，當物體(ti) 投影離光場顯示顯示器平麵太遠時，由於(yu) 像素之間的衍射，它也會(hui) 變得模糊。這種衍射效應無法避免，並且本質上會(hui) 降低光場顯示器的深度分辨率和accommodation。
圖3、體(ti) 素從(cong) 發射平麵投影的圖示 a 光場顯示，b 全息顯示
為(wei) 了消除較小像素尺寸所經曆的衍射現像，像素之間需要很強的相幹性，從(cong) 而使光場顯示與(yu) 全息無法區分。
再現accommodation的難度引起了視覺不適，因此不得不限製顯示的景深。為(wei) 了再現顯示器平麵之外的體(ti) 素，光線需要被光學係統聚焦在那個(ge) 點上。如果不能隨意重新聚焦子像素，光場顯示器隻能從(cong) 發射平麵產(chan) 生平麵波前。如圖3a所示，當光場顯示器視圖再現離發射平麵太遠的體(ti) 素時，體(ti) 素總是變得模糊。
為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題，研究人員開發了多平麵光場顯示器。因為(wei) 發射平麵可以通過光學元件重新聚焦並沿觀察深度移動，因此可行。但是，這需要多路複用以在時間上或空間上生成不同的平麵，從(cong) 而增加了係統需要的帶寬。還有一個(ge) 不可忽視的點是，當有很多視區的時候，不同平麵之間的遮擋很難控製。
5)體(ti) 積顯示(volumetric displays)
體(ti) 積顯示有位於(yu) 三維空間中的體(ti) 素，並且同樣需要麵對遮擋問題。遮擋隻能在一個(ge) 視點正確再現。使用眼球追蹤機製，通過重新計算遮擋並且呈現正確的圖像給觀察者，這可以應對一個(ge) 觀察者的場景，但是不適於(yu) 多個(ge) 觀察者。
在體(ti) 積顯示中，遮擋問題產(chan) 生是由於(yu) 體(ti) 素是全方位發射的，並且沒有吸收體(ti) 素。盡管如此，體(ti) 積顯示的優(you) 勢在於(yu) 它能夠在不損失分辨率的情況下再現景深。當它不使用屏幕來顯示圖像時，觀看會(hui) 顯得更自然。在這種情況下，圖像似乎漂浮在空氣中，這對觀察者的感知產(chan) 生了戲劇性的影響。
體(ti) 積顯示器還具有不能將圖像投影到有限體(ti) 積之外的缺點。圖像深度受該體(ti) 積的限製，並且無法再現看似超出顯示器的深度景觀或物體(ti) 。
4K體(ti) 積顯示器的數據速率:
x×y×z×rep.rate×res.×colors=4096×2160×1000×60×8×3=1.3×10^13b/s。
因為(wei) 體(ti) 積顯示器易於(yu) 拓展，因此可以輕鬆使用較低分辨率的係統來展示該技術的潛力。
全息三維顯示：
靜態全息圖已經被證明可以重建人類視覺係統理解三維所需的所有線索，並且依靠高質量的光敏材料，目前已經可以顯示可信的全彩全息重建。但是現在的問題是，怎樣讓動態全息也具有靜態全息的圖像質量。
要創造一個(ge) 全息電視，需要解決(jue) 三個(ge) 基本的問題：從(cong) 三維信息計算全息圖，數據的傳(chuan) 輸，全息圖到三維圖像顯示的重建。
1）計算生成全息圖
從(cong) 三維圖像計算衍射圖案的理論基礎是基爾霍夫和菲涅爾衍射積分物理模型。但是由於(yu) 計算所需的浮點數過大，到目前為(wei) 止還無法做到實時生成。以720p(1280x720)全息顯示為(wei) 例，蠻力計算需要每像素100x100個(ge) 衍射元素以獲得全視差，以及每像素需要4000次乘法和累加，刷新率為(wei) 60Hz，全彩三色顯示有1280x720x100x100x4000x3x60=6.6petaflops。因此必須對計算全息的方式進行簡化。
用弗朗和費積分(即傅裏葉變換，可用FFT算法完成)取代菲涅爾積分是z簡化的版本，但是傅裏葉全息圖隻有一個(ge) 像平麵，因此這種簡化犧牲了圖像深度信息，不適合三維顯示。
還值得注意的一點是，傅裏葉變換產(chan) 生了實數和虛數解。這兩(liang) 個(ge) 分量對應著全息圖的幅度和相位。大多數的時候，顯示衍射圖案的器件隻能夠重建兩(liang) 者之一。這意味著從(cong) 單個(ge) 傅裏葉變換的結果重建圖像的時候，會(hui) 附帶大量的噪聲。全息圖另外的噪聲來源還有phase levels的量化誤差、像素結構中的衍射、隨機相位引起的散斑等。
提高圖像信噪比的方法有GS這樣的迭代方法，但是GS法隻適用於(yu) 二維輸入圖像。通過為(wei) 不同的離散平麵單獨計算全息圖可以獲得一些圖像的深度信息，這種解決(jue) 方案可以同時render vergence和accommodation。但是由於(yu) 不同圖像平麵的全息圖是獨立計算，而不是作為(wei) 一個(ge) 三維整體(ti) 場景，因此無法避開遮擋的問題。目前，已經開發了一些新的算法來解決(jue) 遮擋問題。
對於(yu) 三維顯示，可以直接基於(yu) 三維模型來計算全息圖。用於(yu) 這種場合的算法可以歸為(wei) 兩(liang) 類：基於(yu) 波前的方法(wavefront-based methods)，基於(yu) 光線的方法(ray-based methods)。
對於(yu) 基於(yu) 光線的方法，全息圖從(cong) 三維場景以非相幹的方式采集多個(ge) 二維圖像平麵計算得來，並依賴於(yu) 光的幾何傳(chuan) 播形式。其可以分為(wei) 兩(liang) 類：全息立體(ti) 圖(holographic stereogram, HS)和多視點投影(multiple viewpoint projection, MVP)。HS和MVP的計算速度很快，可以呈現逼真的圖像。但是由於(yu) 沒有考慮物體(ti) 的整個(ge) 波前，在呈現某些三維光學線索的時候會(hui) 存在困難。HS由於(yu) 不同的視角以非相幹的形式結合，其景深有限。MVP法需要采集或渲染大量的圖像，這些圖像設計相機位置的小增量，否則，運動視差會(hui) 發生跳動(jumpy)，並且無法很好地表示遮擋。從(cong) 某種意義(yi) 上來講，HS和MVP全息圖是介於(yu) 光場顯示和全息顯示之間的混合體(ti) 。
基於(yu) 波前傳(chuan) 播的方法計算光波傳(chuan) 播考慮從(cong) 點光源開始照射由點雲(yun) 或多邊形表示的物體(ti) 。計算生成全息圖通過仿真從(cong) 物體(ti) 和參考光發生幹涉計算得來。它的優(you) 勢在於(yu) 天然考慮了遮擋和視差線索，因此渲染準確。但代價(jia) 是計算量巨大。將CGH的一些計算預先存儲(chu) 在查找表中可以降低計算的要求。通過在專(zhuan) 門構建的硬件加速器上執行計算也可以加快計算的時間。盡管計算機全息領域已經取得了很大的進展，但是從(cong) zui近的文獻來看，使用基於(yu) 波前的算法計算的三維圖像的質量仍然很難令人信服(見圖4)。這也證明了要再現完整詳細的全息圖像是多麽(me) 的困難。
圖4、文獻中基於(yu) 波前的計算機生成全息圖的光學重建示例
在許多情況下，使用基於(yu) 波前的方法計算的全息圖像缺乏紋理(見圖4(2))。這是因為(wei) 紋理的渲染需要考慮到材料表麵精細的細節，而計算機還無法達到這種層次的細節。
機器學習(xi) 、神經網絡和人工智能技術已經成功国产成人在线观看免费网站於(yu) 全息圖的計算，但目前其大多數情況下隻適用於(yu) 二維圖像，預計很快會(hui) 擴展到三維圖像。
2）全息圖的傳(chuan) 輸
為(wei) 全息顯示采集的圖像可以滿足人眼的z低要求，並且不必像靜態全息圖那樣使用相幹照明和解析納米級幹涉條紋。
為(wei) 了適應人眼accommodation，要再現的三維信息可以僅(jin) 具有幾厘米的深度分辨率，而不是全息所能達到的納米級分辨率。這樣的圖像甚至可以像現代視頻遊戲那樣，壓縮成覆蓋有紋理圖案的三維網格模型。視頻遊戲將這些信息與(yu) 虛擬攝像機的位置一起處理以顯示二維圖像。同樣，如果顯示需要，遊戲引擎可以顯示三維圖像(如可以使用立體(ti) VR headset調整和播放視頻遊戲)。
實際上，要傳(chuan) 輸到顯示係統的數據量並不大，並且當今的技術很容易就能應對。然而，對於(yu) 三維圖像，其全息圖的計算極大地增加了信息量(因為(wei) 衍射圖案不能夠縮放到適應人眼的橫向分辨率(≈1 arcminute或0.3mrad),而是必須根據可見光的波長(≈500nm)來確定尺寸)。通過比較圖1中體(ti) 積顯示(≈10^13b/s)和全息顯示(≈10^15b/s)的數據速率可以很好的理解這種放縮的作用。
由於(yu) 數據大小這樣的增加，可以想到傳(chuan) 輸三維圖像/模型要比全息圖案更高效。在這種情況下，全息圖的計算應該在客戶端(接收器)執行。因為(wei) 計算在本地進行以降低長距離傳(chuan) 輸介質的負擔，故將這種模型稱為(wei) "thick client"，這也意味著本地站點需要強大的計算能力來支持這種解碼。
圖5是一個(ge) 全息圖的傳(chuan) 輸和重建模型，每個(ge) 階段所需的不同量級的計算和數據速率都有展示。
圖5、全息電視傳(chuan) 輸過程示意圖。thick client和lean client架構之間的比較
我們(men) 已經熟悉lean client/fat pipe這樣的架構用於(yu) 手機和雲(yun) 計算。為(wei) 了支持全息，整個(ge) 傳(chuan) 輸網絡將不得不更新至能支持數據流10^6的增長(見圖1，從(cong) HDTV到全息)。考慮到我們(men) 在過去20年中已經經曆了五代手機網絡，這種增長並非沒有道理。
由於(yu) 目前還沒有三維全息圖像和電影傳(chuan) 輸的需求，因此，thick和lean client模型之間的對比優(you) 勢還不清楚。但值得注意的，用於(yu) 全息圖存儲(chu) 和傳(chuan) 輸的壓縮算法不如自然圖像所用的壓縮算法有效(如JPEG和MPEG)。這是基於(yu) 破壞圖案應有的光的幹涉效應會(hui) 導致衍射圖案分辨率的下降，從(cong) 而破壞全息圖像。因此，衍射圖案需要使用接近無損的算法進行壓縮。
關(guan) 於(yu) 全息圖傳(chuan) 輸的另一個(ge) 重點是幹涉圖的計算與(yu) 顯示架構關(guan) 聯。為(wei) 了正確再現全息圖，幹涉圖的計算必須考慮顯示是全視差還是僅(jin) 在水平視差下運作、確切的照明波長，以及像素密度如何等(以及其它參數)。同樣地，傳(chuan) 統顯示，如二維電視，立體(ti) 影像(stereoscope)、裸眼3D和體(ti) 積顯示等也必須考慮在內(nei) 。
成像設備中有一個(ge) 時空積(spatio-temporal product, STP)的概念，它是像素數和刷新率的乘積。刷新率的引入之所以重要，是因為(wei) 時域複用機製可以用來提高顯示分辨率(全息或非全息)。由圖1所示，全息顯示的比特率在3x10^15b/s級，其顯示設備的STP也應該具有相同的數量級。
通過多個(ge) 空間光調製器(SLM)的拚接實現大型全息顯示在技術上是可行的。假設使用適用於(yu) 二維成像的4K SLM，其比特率為(wei) 12.7Gb/s，需要230000個(ge) SLM才能達到3x10^15b/s，並且需要15000台個(ge) 人計算機來操作這些屏幕。這些數字說明了當前想要實現全息顯示是多麽(me) 困難，但已經有研究表明這種方法可行(是小規模驗證)。
隻再現水平視差並且垂直掃描圖像可以減少STP。與(yu) 全視差相比，水平視差將STP降低了10^3倍，除此之外，水平視差不需要保持構成三維圖像的不同水平線之間的coherence。因為(wei) 人眼視差(eye disparity)主要是水平的，水平視差全息圖在垂直視差上的損失並不會(hui) 嚴(yan) 重影響三維感知。但是，這可能會(hui) 引入一些其它的偽(wei) 影，如像散或者需要觀察者站在特定距離觀看。盡管存在這些問題，許多研究人員還是利用水平視差提供的STP減少來演示全息投影。
降低全息係統STP的另一種可能方法是限製全息圖投影的eye box。使用這種技術，光線通過眼球追蹤係統或頭戴式顯示器直接射向觀察者。知道觀察者的位置可以極大地減少全息圖的計算量，因為(wei) 這隻需要考慮有限數量的視點。同樣的，如果觀察者站在預定區域內(nei) ，全息圖的角度範圍(其衍射角)可以變窄，衍射像素數可以減少。這種技術的優(you) 點是不犧牲圖像質量或三維線索。
4）空間光調製器和相位陣列器件
矽基液晶(LCoS)SLM可以用於(yu) 顯示衍射圖案。它的優(you) 點在於(yu) 像元尺寸可小至數微米，衍射角可達10°；大像素數，可以生成高分辨率全息圖；可以調製相位，相位分辨率有8bit，具有高的衍射效率。缺點在於(yu) 液晶的粘彈性將LCoS的刷新速度限製在幾毫秒，這個(ge) 速度用於(yu) 成像足夠了，但zui終限製了LCoS SLM在全息国产成人在线观看免费网站方麵的STP。
MEMS由微反射鏡組成，可以通過傾(qing) 斜或移動微反射鏡來與(yu) 光交互。其刷新率遠高於(yu) LCoS，並且像素數和像元尺寸與(yu) LCoS相似，因此可提高STP，減小創建全息顯示所需要的單元數量。
早期的MEMS有索尼開發的micro-ribbons，用於(yu) 構建衍射光調製器。該技術開關(guan) 速度達20ns，然而micro-ribbons是一維的，需要掃描來形成二維圖像。大約在同一時間，德州儀(yi) 器試驗了一種相位調製器，可以通過上下移動像素來調製相位。不幸的是，這種MEMS調製器並未商業(ye) 化。德州儀(yi) 器押寶的非常受歡迎的MEMS之一是數字光處理器(DLP)。
DLP基於(yu) DMD開發而來，本來是用於(yu) 成像目的，如投影儀(yi) 和電視等。但是，當用於(yu) 全息的時候，DLP zui多隻能以10%的效率顯示幅度全息圖。盡管如此，DLP 的STP可達47.7G像素/s(1920x1080分辨率，刷新率23kHz)，有的芯片的像素數可以支持4K(3840x2160)，但是刷新率隻有60Hz，STP降至0.5G像素/s。
zui近，德州儀(yi) 器又恢複了其早期在相位調製器方麵的嚐試，正在開發一種能夠實現更高效率的活塞式MEMS。這種相位光調製器(PLM)在全息三維顯示係統的開發中應該非常有用。如果PLM能夠像某些DLP那樣以20kHz的頻率運行，那麽(me) 與(yu) 典型的LCoS SLM相比，它的STP能提高100倍。
另外一種可以使用低效率器件增加全息圖強度的方法是使用可刷新的全息材料。可刷新材料，如光折變聚合物(phtorefractive polymers)，可以記錄由SLM生成的波前，並憑借其高衍射效率方法全息圖的強度。目前在視頻速率全息投影以及大型全息顯示上已經用這種類型材料做過一些成功案例。需要注意的一點是，這些材料依賴像SLM、DLP等電子可尋址設備(electronically addressable device)來顯示初始的全息圖案。
考慮到STP是解鎖實用全息三維顯示的關(guan) 鍵所在，聲光材料(acoustic-optic material, AOM)是一種不錯的選擇。對於(yu) AOM，聲波的傳(chuan) 播會(hui) 產(chan) 生密度調製使光衍射。如果聲波被正確編程，衍射光可以形成全息圖像。在其波導形式中，聲光調製器允許光和生成聲波有更長的相互作用長度，從(cong) 而進一步提高STP。單個(ge) leaky聲光波導可以具有每種顏色50MHz的可用帶寬，對應於(yu) 30Hz時1.67M像素。通過在單個(ge) 晶體(ti) 上製造多個(ge) 波導通道，可以輕易達到50G像素/s的STP。AOM zui初隻演示了水平視差，但是使用單個(ge) 激光源饋送不同的波導並控製相位以實現水平和垂直相幹光束轉向在理論上是可行的。
另一種高STP器件是相控陣光子集成電路(phased array photonic integrated circuit, PIC)。在這種方法中，納米光子相控陣是通過在光子晶片上記錄分支波導來構建的(見圖6)。這些波導將從(cong) 單個(ge) 源投射的光分布在二維網格上。每個(ge) 波導末端的相位可以通過電光或熱光相位調節器進行調節。通過終止每個(ge) 波導的光柵輸出耦合器從(cong) 晶片正交抽取光。類似於(yu) 相控陣雷達，光柵輸出耦合器也被稱為(wei) 光學天線。
圖6、光子集成電路光學相控陣示意圖。單個(ge) 相幹激光源被引導到波導內(nei) ，光被多個(ge) 光柵耦合器(充當光天線)提取。可以使用相位調製器調整每個(ge) 天線的相位以創建全息圖
PIC相控陣技術的優(you) 勢在於(yu) 相位調製的頻率非常高。電光調製器可達一百GHz。這本質上將數據速率提升到10^10b/s級。使用具有300x300天線的陣列，可以達到全息顯示所需的10^15b/s。光子相控陣目前的難點在於(yu) 晶片(wafer)材料、天線之間的間隙、天線之間的相位精度。
PIC的第1選擇材料是矽，它不透射可見光。其它在可見光波段有更佳透射性能的材料應該用於(yu) 顯示目的。已有一些文獻探索了用於(yu) 光學相控陣的氮化矽或二氧化矽平台，但還處於(yu) 實驗階段。
相控陣的填充因子隻有25%，而MEMS和LCoS的高於(yu) 90%。由於(yu) 存在旁瓣發射，因此填充因子會(hui) 影響衍射效率(如果天線相隔太遠，則這種效應無法消除)。天線的分離是由於(yu) 波導的轉彎半徑有限以及波導元件之間需要分離以避免交叉耦合。轉彎半徑和波導間距這兩(liang) 個(ge) 因素都由波導內(nei) 部和外部之間的折射率差決(jue) 定。更大的折射率差將允許更大的填充因子。
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