全息影像概念誕生已經(jīng)超過(guò)半個(gè)世紀(jì)了，它甚至已經(jīng)成了科幻片中的經(jīng)典元素，但眼下的全息設(shè)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(zhǎng)。這樣一來(lái)，納米集成光路就成為了現(xiàn)實(shí)。本周，研究人員就在超表面材料上構(gòu)造出彈性全息圖，當(dāng)材料拉伸時(shí)，還可切換圖像。
澳大利亞墨爾本皇家理工大學(xué)（RMIT）和北京理工大學(xué)的團(tuán)隊(duì)共同完成了這項(xiàng)壯舉，同時(shí)該設(shè)備也成了世界上最薄的全息設(shè)備，其厚度僅為 60 納米，比人類(lèi)頭發(fā)薄 1000 倍。
不過(guò)，中澳兩國(guó)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?fù)浣^緣體。借助這一超薄全息設(shè)備，未來(lái)我們可以呈現(xiàn)裸眼可見(jiàn)的全息圖像，同時(shí)由于體積優(yōu)勢(shì)巨大，該技術(shù)未來(lái)還能整合到移動(dòng)設(shè)備中去。
所謂的拓?fù)浣^緣體其實(shí)是一種相當(dāng)矛盾的物質(zhì)，其內(nèi)部是絕緣體，但它的邊界或表面總是存在導(dǎo)電的邊緣態(tài)，這也是它有別于普通絕緣體的最獨(dú)特的性質(zhì)。
不過(guò)，問(wèn)題是這種物質(zhì)是如何縮短波長(zhǎng)，讓全息技術(shù)能“棲身”于便攜的移動(dòng)設(shè)備中呢？
為此，IEEE 專(zhuān)門(mén)詢(xún)問(wèn)了 RMIT 的研究人員 Zengji Yue（他也是發(fā)表在 Nature Communications 上相關(guān)論文的作者之一），這位技術(shù)大牛解釋稱(chēng)，將金屬表面的低折射率和絕緣體的高折射率相結(jié)合，可以充當(dāng)固有的光學(xué)諧振腔，在薄膜上產(chǎn)生多重光反射，增強(qiáng)相位偏移。這樣一來(lái)，全息影像就出現(xiàn)了。
所謂的全息攝影技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的技術(shù)，而全息圖就是多條激光束間干涉和衍射的產(chǎn)品。因此，普通的全息設(shè)備第一步要記錄光波信息，這是拍攝過(guò)程；第二步則是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息，這是成象過(guò)程。
中澳研究人員的解決方案有所不同，他們的設(shè)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(huì)產(chǎn)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(jī)就能記錄下其中的圖像和信息。
這項(xiàng)技術(shù)最大的價(jià)值就是可集成到日常消費(fèi)電子產(chǎn)品中。此前，傳統(tǒng)消費(fèi)電子產(chǎn)品的屏幕，只具備二維顯示效果，而加入了這項(xiàng)技術(shù)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(fā)布會(huì)上表示：“這項(xiàng)技術(shù)在醫(yī)療診斷、教育教學(xué)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)安全等多個(gè)領(lǐng)域都能帶來(lái)新的發(fā)展和變化，而該技術(shù)就是變革開(kāi)始的第一步。”
記者注意到，研發(fā)團(tuán)隊(duì)專(zhuān)門(mén)強(qiáng)調(diào)，制作設(shè)備的材料可以大規(guī)模生產(chǎn)，這里他們用到的是激光直寫(xiě)技術(shù)。
雖然該技術(shù)前景光明，但在實(shí)際應(yīng)用前還有許多工程挑戰(zhàn)要克服。舉例來(lái)說(shuō)，如何讓智能手機(jī)產(chǎn)生合格的光源？而且他們還必須為智能設(shè)備打造可用的剛性薄膜。
不過(guò)，在解決這些問(wèn)題前，該團(tuán)隊(duì)首先要找到提升設(shè)備效能和質(zhì)量的方式。此外，他們還在努力研發(fā)彈性全息圖，以便拓寬全息技術(shù)的應(yīng)用范圍。
