飞秒激光“点亮”空气形成3D影像

　　飞秒激光显示技术在空气中呈现3D图像。宏拓超快激光联合实验室供图

　　伴随着嘶嘶的击穿声，挂汉字和图形时，肉眼能看到“鸿图”、“科技日报”、“五角星”，用手能摸到。7月19日，科技日报记者在武汉东湖高新区宏拓超快激光联合实验室见证了这一科幻场景。

　　"没有纸和墨水，一束光也能凭空作画."实验室主任曹向东说，该团队新研制的高能量、高峰值功率飞秒激光器，峰值功率密度达到100万兆瓦，聚集一束“最快的光”来“照亮”空气。

　　激光显示从“0”到“1”的突破

　　目前大多数3D显示技术都是利用双目视觉差异和人脑的虚拟合成，在屏幕上呈现“伪3D图像”。最新的3D显示技术使用三维物理空间来呈现图形。每个元素(对应的平面显示像素)通过激光发射或反射光线，图像排列在三维空间中，观众可以从全角度看到三个死角D图像。

　　飞秒激光穿透空气形成的三维图像是真实的。曹向东介绍，这种基于飞秒激光诱导等离子体的真三维显示技术，大功率飞秒激光聚焦，达到每平方厘米100太瓦的高强度，并诱导发光等离子体的形成。用3D扫描仪扫描激光束，发光点阵排列组合，在空中形成各种文字或图案。

　　与传统激光显示相比，飞秒激光显示技术具有明显的优势。它的显示介质是空气，不需要屏幕、水雾等。3d图像直接呈现在空中。同时，飞秒激光的脉冲持续时间比纳秒激光短(1纳秒为十亿分之一秒，1飞秒为百万分之一纳秒)，所需能量更低，单点停留时间更短，安全性更高。

　　飞秒激光显示技术的难点在哪里？

　　“今天的出道源于十几年来对光影的潜心研究。”曹向东说，飞秒激光曾被誉为光谷四大发明之一。他和他的团队致力于超快激光产业核心前沿技术和应用技术的研发，定位所有关键核心技术，实现完全自主。

　　突破空气需要每平方厘米100太瓦的能量密度，即飞秒激光在指甲盖大小和面积内达到100太瓦的能量输出，并在飞秒时间尺度上释放电离空气。“点亮”空气是飞秒激光综合技术水平的体现。峰值功率强，平均功率只有几十瓦。

　　“我们的空中成像飞秒激光技术显示，亮度已经达到优先级别。国内外客户对比了很多。公司我们的产品，最终选择了我们。”曹向东说道。

　　曹向东介绍，团队采用自主研发的先进飞秒激光技术。未来，通过对飞秒激光脉冲时空分布的复杂编辑和控制，可以精确调整体素亮度、颜色、持续时间等特征参数，从而进一步增强飞秒激光功率，实现超大空间的真正3D显示。