◎本報(bào)記者 劉志偉 吳純新
伴隨嗞嗞作響的擊穿聲，“虹拓”“科技日?qǐng)?bào)”“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?qǐng)?bào)記者在武漢東湖高新區(qū)虹拓超快激光聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室見(jiàn)證了這一科幻場(chǎng)景。
“無(wú)需紙墨，一束光也可以憑空作畫(huà)?！痹搶?shí)驗(yàn)室主任曹祥東說(shuō)，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(wàn)兆瓦級(jí)，聚起一束“最快的光”，把空氣“點(diǎn)亮”。
激光顯示“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(jué)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(lái)渲染圖形，通過(guò)激光讓每個(gè)體素(對(duì)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(wú)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)到每平方厘米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(duì)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(shì)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(1納秒為十億分之一秒，1飛秒為百萬(wàn)分之一納秒)，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？
“今朝亮相，源自光影背后十余年潛心研究。”曹祥東說(shuō)，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(kāi)發(fā)，在關(guān)鍵核心技術(shù)上全部國(guó)產(chǎn)化，實(shí)現(xiàn)完全獨(dú)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(dá)到100太瓦能量輸出，在飛秒的時(shí)間尺度釋放出來(lái)電離空氣?！包c(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(guó)內(nèi)外多家公司產(chǎn)品，最終選擇了我們。”曹祥東說(shuō)。
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(lái)，將通過(guò)對(duì)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(jí)飛秒激光器功率，實(shí)現(xiàn)超大幅面空中真實(shí)3D顯示。