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11日，記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校光學(xué)與光學(xué)工程系龔雷課題組與國(guó)內(nèi)外同行合作，提出一種超高密度3D全息投影的新方法。研究團(tuán)隊(duì)將光散射引入到三維全息投影技術(shù)中，同時(shí)克服了傳統(tǒng)全息投影技術(shù)深度調(diào)控的兩個(gè)瓶頸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了超高密度的三維動(dòng)態(tài)全息投影。該技術(shù)通過(guò)將更多深度信息融入全息圖中，這種類(lèi)型的全息圖可以更逼真地重構(gòu)三維圖像，用于虛擬現(xiàn)實(shí)和其他應(yīng)用。研究成果日前在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《光學(xué)》。

人們一直相信光學(xué)全息是實(shí)現(xiàn)裸眼3D顯示的理想途徑，但是動(dòng)態(tài)重構(gòu)逼真立體場(chǎng)景的三維全息顯示一直面臨重大挑戰(zhàn)，其中生成真實(shí)的三維全息圖是瓶頸問(wèn)題。真實(shí)的三維全息圖涉及對(duì)重構(gòu)物體深度信息的連續(xù)精密調(diào)控，全息圖深度信息調(diào)控能力越強(qiáng)，有效投影平面密度越高，人眼觀測(cè)到的重構(gòu)物體圖像就越逼真。動(dòng)態(tài)全息投影通常依賴(lài)空間光調(diào)制器調(diào)制光場(chǎng)波前重構(gòu)物體圖像信息，目前生成的全息圖深度調(diào)控能力也非常有限。此外，不同深度平面上圖像之間的串?dāng)_進(jìn)一步降低了全息投影的質(zhì)量。因此，投影平面深度分辨率低和平面間圖像串?dāng)_大成為產(chǎn)生逼真三維全息圖的兩個(gè)關(guān)鍵限制因素。

中國(guó)科大供圖

研究人員發(fā)明了一種散射輔助的三維動(dòng)態(tài)全息技術(shù)(3D-SDH)。3D-SDH利用光的多重散射極大提高了光學(xué)系統(tǒng)可調(diào)控空間頻率的范圍，同時(shí)開(kāi)發(fā)散斑光場(chǎng)傳輸屬性降低不同深度平面光場(chǎng)的相關(guān)性，將基于菲涅爾全息的投影深度分辨率提高3個(gè)量級(jí)以上，同時(shí)極大抑制了不同投影平面間圖像的串?dāng)_。此外，光場(chǎng)的振幅、相位和偏振信息在散射過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了耦合，3D-SDH進(jìn)一步通過(guò)單個(gè)數(shù)字全息圖實(shí)現(xiàn)了三維動(dòng)態(tài)偏振全息顯示。

研究人員表示，這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高密度、低串?dāng)_、大視角的三維動(dòng)態(tài)全息投影，并且有望應(yīng)用于全息顯微成像、立體顯示、投影光刻、信息存儲(chǔ)、光學(xué)微操控等領(lǐng)域。

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