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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(shí)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(shí)驗室主任曹祥東說，團(tuán)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(dá)百萬兆瓦級，聚起一束“最快的光”，把空氣“點(diǎn)亮”。

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，飛秒激光比納秒激光的脈沖持續(xù)時間更短，所需能量更低，單點(diǎn)停留時間更短，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。”曹祥東說，飛秒激光曾被譽(yù)為光谷四大發(fā)明之一，他和團(tuán)隊致力于超快激光產(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，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。”曹祥東說。

曹祥東介紹，團(tuán)隊采用自主研發(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。