伴隨嗞嗞作響的擊穿聲，“虹拓”“科技日報”“五角星”等漢字和圖形懸空呈現(xiàn)，肉眼能觀、雙手可觸。7月19日，科技日報記者在武漢東湖高新區(qū)虹拓超快激光聯(lián)合實驗室見證了這一科幻場景。
“無需紙墨，一束光也可以憑空作畫。”該實驗室主任曹祥東說，團隊最新研制的高能量、高峰值功率飛秒激光器，峰值功率密度達百萬兆瓦級，聚起一束“最快的光”，把空氣“點亮”。
激光顯示“0”到“1”的突破
目前，大多數(shù)3D顯示技術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顯示技術則使用三維物理空間來渲染圖形，通過激光讓每個體素(對應平面顯示中的像素)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，真實存在。曹祥東介紹，這種基于飛秒激光誘導等離子體的真實3D顯示技術，將高峰值功率的飛秒激光聚焦，達到每平方厘米100太瓦極高強度后擊穿空氣，誘導形成發(fā)光等離子體，采用3D掃描器將激光束進行掃描，對發(fā)光點陣進行排列組合，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，飛秒激光比納秒激光的脈沖持續(xù)時間更短(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，單點停留時間更短，具有更高安全性。
飛秒激光顯示技術難在哪?
“今朝亮相，源自光影背后十余年潛心研究。”曹祥東說，飛秒激光曾被譽為光谷四大發(fā)明之一，他和團隊致力于超快激光產(chǎn)業(yè)核心前沿技術研發(fā)和應用技術開發(fā)，在關鍵核心技術上全部國產(chǎn)化，實現(xiàn)完全獨立自主。
擊穿空氣，需要100太瓦每平方厘米的能量密度，即飛秒激光在指甲蓋大小面積上，達到100太瓦能量輸出，在飛秒的時間尺度釋放出來電離空氣。“點亮”空氣是飛秒激光綜合技術水平的體現(xiàn)，依靠強大峰值功率的同時，平均功率僅幾十瓦。
“我們的空中成像飛秒激光技術，顯示亮度達到領先水平，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。”曹祥東說。
曹祥東介紹，團隊采用自主研發(fā)的先進飛秒激光技術，未來，將通過對飛秒激光脈沖時空分布進行復雜編輯和控制，精確調(diào)控體素的亮度、顏色及持續(xù)時間等特征參數(shù)，進一步升級飛秒激光器功率，實現(xiàn)超大幅面空中真實3D顯示。
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