飛秒激光顯示技術(shù)在空氣中呈現(xiàn)3D圖像。宏拓超快激光聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室供圖
伴隨著嘶嘶的擊穿聲，掛漢字和圖形時(shí)，肉眼能看到“鴻圖”、“科技日?qǐng)?bào)”、“五角星”，用手能摸到。7月19日，科技日?qǐng)?bào)記者在武漢東湖高新區(qū)宏拓超快激光聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室見證了這一科幻場景。
"沒有紙和墨水，一束光也能憑空作畫."實(shí)驗(yàn)室主任曹向東說，該團(tuán)隊(duì)新研制的高能量、高峰值功率飛秒激光器，峰值功率密度達(dá)到100萬兆瓦，聚集一束“最快的光”來“照亮”空氣。
激光顯示從“0”到“1”的突破
目前大多數(shù)3D顯示技術(shù)都是利用雙目視覺差異和人腦的虛擬合成，在屏幕上呈現(xiàn)“偽3D圖像”。最新的3D顯示技術(shù)使用三維物理空間來呈現(xiàn)圖形。每個(gè)元素(對(duì)應(yīng)的平面顯示像素)通過激光發(fā)射或反射光線，圖像排列在三維空間中，觀眾可以從全角度看到三個(gè)死角D圖像。
飛秒激光穿透空氣形成的三維圖像是真實(shí)的。曹向東介紹，這種基于飛秒激光誘導(dǎo)等離子體的真三維顯示技術(shù)，大功率飛秒激光聚焦，達(dá)到每平方厘米100太瓦的高強(qiáng)度，并誘導(dǎo)發(fā)光等離子體的形成。用3D掃描儀掃描激光束，發(fā)光點(diǎn)陣排列組合，在空中形成各種文字或圖案。
與傳統(tǒng)激光顯示相比，飛秒激光顯示技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它的顯示介質(zhì)是空氣，不需要屏幕、水霧等。3d圖像直接呈現(xiàn)在空中。同時(shí)，飛秒激光的脈沖持續(xù)時(shí)間比納秒激光短(1納秒為十億分之一秒，1飛秒為百萬分之一納秒)，所需能量更低，單點(diǎn)停留時(shí)間更短，安全性更高。
飛秒激光顯示技術(shù)的難點(diǎn)在哪里？
“今天的出道源于十幾年來對(duì)光影的潛心研究。”曹向東說，飛秒激光曾被譽(yù)為光谷四大發(fā)明之一。他和他的團(tuán)隊(duì)致力于超快激光產(chǎn)業(yè)核心前沿技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)，定位所有關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)完全自主。
突破空氣需要每平方厘米100太瓦的能量密度，即飛秒激光在指甲蓋大小和面積內(nèi)達(dá)到100太瓦的能量輸出，并在飛秒時(shí)間尺度上釋放電離空氣。“點(diǎn)亮”空氣是飛秒激光綜合技術(shù)水平的體現(xiàn)。峰值功率強(qiáng)，平均功率只有幾十瓦。
“我們的空中成像飛秒激光技術(shù)顯示，亮度已經(jīng)達(dá)到優(yōu)先級(jí)別。國內(nèi)外客戶對(duì)比了很多。公司我們的產(chǎn)品，最終選擇了我們。”曹向東說道。
曹向東介紹，團(tuán)隊(duì)采用自主研發(fā)的先進(jìn)飛秒激光技術(shù)。未來，通過對(duì)飛秒激光脈沖時(shí)空分布的復(fù)雜編輯和控制，可以精確調(diào)整體素亮度、顏色、持續(xù)時(shí)間等特征參數(shù)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)飛秒激光功率，實(shí)現(xiàn)超大空間的真正3D顯示。