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。虹拓超快激光联合实验室供图

　　伴有嘶嘶作响的击穿声，“虹拓”“科技日报”“五角星”当汉字和图形悬挂时，肉眼可以看到，手可以触摸。7月19日，《科技日报》记者在武汉东湖高新区洪拓超快激光联合实验室见证了这一科幻场景。

　　“没有纸墨，一束光也可以凭空作画。”实验室主任曹祥东说，团队最新开发的高能量、高峰功率飞秒激光器，峰功率密度达到100万兆瓦级，聚集了一束“最快的光”，把空气“点亮”。

　　激光显示“0”到“1”的突破

　　目前，大多数3D显示技术是利用双眼视觉差异和人脑虚拟合成，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渲染图形，通过激光使每个元素（相应的平面显示像素）发光或反射光，在三维空间中排列成像，让观众从整个角度看到3个死角D图像。

　　飞秒激光击穿空气形成的3D图像，真实存在。曹祥东介绍，这种基于飞秒激光诱导等离子体的真实3D显示技术，高峰功率飞秒激光聚焦，达到每平方厘米100太瓦高强度，诱导形成发光等离子体，采用3D扫描仪扫描激光束，排列组合发光点阵，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。其显示介质为空气，不需要屏幕、水雾等。D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10亿分之一秒，1飞秒为100万分之一纳秒），所需能量较低，单点停留时间较短，安全性较高。

　　飞秒激光显示技术难在哪里？

　　“今日亮相，源于光影十余年的潜心研究。”曹祥东说，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行业核心前沿技术的研发和应用技术的开发，将所有关键核心技术定位，实现完全独立。

　　击穿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的大小和面积上达到100太瓦的能量输出，并在飞秒的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，依靠强大的峰值功率，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达到优先水平。客户比较了国内外多家公司的产品，最终选择了我们。”曹祥东说。

　　曹祥东介绍，该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，准确调节体素亮度、颜色和持续时间等特征参数，进一步提升飞秒激光功率，实现超大空中真实3D显示。