世界最薄全息設備亮相:未來可直接整合進移動設備

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世界最薄全息設備亮相:未來可直接整合進移動設備

全息影像概念誕生已經超過半個世紀了,它甚至已經成了科幻片中的經典元素,但眼下的全息設備都是大塊頭。

新型等離子體和超材料的誕生讓我們能有效的控制光線,縮短波長。這樣一來,納米集成光路就成為了現實。本周,研究人員就在超表面材料上構造出彈性全息圖,當材料拉伸時,還可切換圖像。

澳大利亞墨爾本皇家理工大學(RMIT)和北京理工大學的團隊共同完成了這項壯舉,同時該設備也成了世界上最薄的全息設備,其厚度僅為 60 納米,比人類頭發薄 1000 倍。

不過,中澳兩國研究人員并未使用上面提到的等離子體和超材料,他們用了拓撲絕緣體。借助這一超薄全息設備,未來我們可以呈現裸眼可見的全息圖像,同時由于體積優勢巨大,該技術未來還能整合到移動設備中去。

所謂的拓撲絕緣體其實是一種相當矛盾的物質,其內部是絕緣體,但它的邊界或表面總是存在導電的邊緣態,這也是它有別于普通絕緣體的最獨特的性質。

不過,問題是這種物質是如何縮短波長,讓全息技術能“棲身”于便攜的移動設備中呢?

為此,IEEE 專門詢問了 RMIT 的研究人員 Zengji Yue(他也是發表在 Nature Communications 上相關論文的作者之一),這位技術大牛解釋稱,將金屬表面的低折射率和絕緣體的高折射率相結合,可以充當固有的光學諧振腔,在薄膜上產生多重光反射,增強相位偏移。這樣一來,全息影像就出現了。

所謂的全息攝影技術是利用干涉和衍射原理記錄并再現物體真實的三維圖像的技術,而全息圖就是多條激光束間干涉和衍射的產品。因此,普通的全息設備第一步要記錄光波信息,這是拍攝過程;第二步則是利用衍射原理再現物體光波信息,這是成象過程。

中澳研究人員的解決方案有所不同,他們的設備先是將光源投射到物體上,這樣物體和基片輸出的光源會產生相位差,相位中還含有原始物體的輪廓信息,而人眼和 CCD 相機就能記錄下其中的圖像和信息。

這項技術最大的價值就是可集成到日常消費電子產品中。此前,傳統消費電子產品的屏幕,只具備二維顯示效果,而加入了這項技術后,將顯示出三維圖像,其攜帶的信息量將大幅增加。

研究人員在發布會上表示:“這項技術在醫療診斷、教育教學、數據存儲和網絡安全等多個領域都能帶來新的發展和變化,而該技術就是變革開始的第一步。”

雷鋒網(公眾號:雷鋒網)注意到,研發團隊專門強調,制作設備的材料可以大規模生產,這里他們用到的是激光直寫技術。

雖然該技術前景光明,但在實際應用前還有許多工程挑戰要克服。舉例來說,如何讓智能手機產生合格的光源?而且他們還必須為智能設備打造可用的剛性薄膜。

不過,在解決這些問題前,該團隊首先要找到提升設備效能和質量的方式。此外,他們還在努力研發彈性全息圖,以便拓寬全息技術的應用范圍。

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