伴隨嗞嗞作響的擊穿聲,“虹拓”“科技日報(bào)”“五角星”等漢字和圖形懸空呈現(xiàn),肉眼能觀、雙手可觸。東湖高新區(qū)的虹拓超快激光聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了這一科幻場景。
“無需紙墨,一束光也可以憑空作畫。”該實(shí)驗(yàn)室主任曹祥東說,團(tuán)隊(duì)最新研制的高能量、高峰值功率飛秒激光器,峰值功率密度達(dá)百萬兆瓦級,聚起一束“最快的光”,把空氣“點(diǎn)亮”。
這是激光顯示從0到1的突破
目前,大多數(shù)3D顯示技術(shù)是利用雙眼視覺差異及人腦虛擬合成的方式,在屏幕上呈現(xiàn)“偽3D圖像”。最新的3D顯示技術(shù)則使用三維物理空間來渲染圖形,通過激光讓每個(gè)體素(對應(yīng)平面顯示中的像素)發(fā)光或反射光,在三維空間中排列成像,讓觀眾全角度、無死角觀看到3D圖像。
飛秒激光擊穿空氣形成的3D影像,真實(shí)存在。曹祥東介紹,這種基于飛秒激光誘導(dǎo)等離子體的真實(shí)3D顯示技術(shù),將高峰值功率的飛秒激光聚焦,達(dá)到每平厘米100太瓦極高強(qiáng)度后擊穿空氣,誘導(dǎo)形成發(fā)光等離子體,采用3D掃描器將激光束進(jìn)行掃描,對發(fā)光點(diǎn)陣進(jìn)行排列組合,在空中形成各種文字或圖案。
相比傳統(tǒng)激光顯示,飛秒激光顯示技術(shù)優(yōu)勢明顯,其顯示介質(zhì)為空氣,不需要屏幕、水霧等,可將3D圖像直接在空中呈現(xiàn)。同時(shí),飛秒激光比納秒激光的脈沖持續(xù)時(shí)間更短,所需能量更低,單點(diǎn)停留時(shí)間更短,具有更高安全性。
飛秒激光顯示技術(shù)難在哪,意義何在?
“今朝亮相,源自光影背后十余年潛心研究?!辈芟闁|說,飛秒激光曾被譽(yù)為光谷四大發(fā)明之一,他和團(tuán)隊(duì)致力于超快激光產(chǎn)業(yè)核心前沿技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用技術(shù)開發(fā),在關(guān)鍵核心技術(shù)上全部國產(chǎn)化。
擊穿空氣,需要100太瓦每平方厘米的能量密度,即飛秒激光在指甲頭大小面積上,達(dá)到100太瓦能量輸出,在飛秒的時(shí)間尺度釋放出來電離空氣。“點(diǎn)亮”空氣是飛秒激光綜合技術(shù)水平的體現(xiàn),依靠強(qiáng)大峰值功率的同時(shí),平均功率僅幾十瓦。
“我們的空中成像飛秒激光技術(shù),顯示亮度達(dá)到領(lǐng)先水平,客戶比較了全球國內(nèi)外多家公司產(chǎn)品,最終選擇了我們?!辈芟闁|說。
曹祥東介紹,團(tuán)隊(duì)采用自主研發(fā)的先進(jìn)飛秒激光技術(shù),未來,將通過對飛秒激光脈沖時(shí)空分布進(jìn)行復(fù)雜編輯和控制,精確調(diào)控體素的亮度、顏色及持續(xù)時(shí)間等特征參數(shù),進(jìn)一步升級飛秒激光器功率,實(shí)現(xiàn)超大幅面空中真實(shí)3D顯示。
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