全息影像作为一种革命性的显示技术,长期以来因其复杂的制作工艺和昂贵的设备成本,难以广泛应用于日常生活中。然而,来自苏格兰圣安德鲁斯大学物理与天文学学院的科研团队近日实现了一项重要突破,将全息技术与有机发光二极管(OLED)及全息超表面(Holographic Metasurfaces,简称HM)相结合,极大地简化了全息图的生成方式,为智能手机等便携设备集成全息显示提供了切实可行的解决方案。全息技术依赖于光波的干涉与衍射原理,通过精确调控光的相位、振幅和偏振,能够再现具有深度感的三维图像。然而传统全息图的制作通常需要激光束、复杂光学器件以及大量像素元件,导致设备体积庞大且成本高昂,限制了其在移动设备中的应用。圣安德鲁斯大学团队创新地利用OLED作为平面、表面发射的光源,将其优势与可调节光学响应的全息超表面结合,创造出一种构建全息显示的基础单元。OLED作为一种薄膜光电器件,广泛应用于智能手机显示屏和电视,其具有高亮度、色彩丰富、柔性和低能耗的特点,适合与纳米级光学结构相结合,实现高效紧凑的光学控制。
全息超表面则由尺寸约为一根头发宽度千分之一的纳米结构"亚原子"组成,这些微小结构能够精确调节入射光的各种参数,使得通过超表面的光波可以相互干涉形成预设计的三维图像。此次研究中,团队成功将OLED发出的单一光源与经过特定排列与形状设计的超表面结合,每个微结构单元相当于全息图的一个像素,从而实现了从单个OLED像素投射完整图像的突破。这一成果不仅极大减少了构建全息显示所需的像素数量,也有效降低了整体设备的复杂度,为全息显示在智能手机中的集成提供了技术支持。该项技术的潜在应用范围广泛。在智能通讯领域,未来用户有望通过具备全息显示的手机,实现无需佩戴额外设备即可观看立体视频通话,大幅提升沉浸式互动体验。游戏和娱乐行业也可借助该技术,带来全新的三维视觉效果,使虚拟现实和增强现实设备更轻便易用,推动新一代娱乐体验的普及。
此外,这种基于OLED和超表面结合的全息显示具备低功耗和微型化优势,符合移动设备对便携性和续航能力的严格要求。专家指出,此次突破是全息显示技术迈向商业化的重要里程碑。圣安德鲁斯大学物理与天文学学院的萨缪尔教授强调,结合OLED与全息超表面,不仅为生成全息图提供新思路,也开辟了操控光的新途径。纳米光子学专家迪法尔科教授表示,这项研究打破了以往阻碍超材料技术日常应用的障碍,有望引领全息显示架构的革命性变革,推动虚拟现实与增强现实等领域的飞跃发展。此外,技术团队还提到,该设计方法不依赖于传统激光源,采用更具普适性的OLED作为光源,降低了系统对环境条件的依赖,提高了整机稳定性和可靠性。未来研究将进一步提升超表面的设计精度和效率,实现更高分辨率和更丰富色彩的全息图像,同时探索柔性材料的应用,以适应智能手机柔性屏幕的需求。
尽管挑战依然存在,如制造工艺的批量化、成本控制以及驱动电路的集成,但此次创新为推动全息显示进入普通用户生活带来了曙光。综合来看,圣安德鲁斯大学的全息显示突破不仅为智能手机实现三维全息影像提供了技术基础,也为更多领域的创新应用奠定了坚实基础。未来,随着这项技术的成熟与商业化推广,我们有望见证全息显示从科幻走向现实,让三维图像和沉浸式体验成为日常生活中触手可及的体验,彻底改变我们与数字世界的互动方式。 。
