韓國浦項科技大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊開發(fā)出了一項突破性的超表面技術(shù)，能在厚度比人類頭發(fā)絲還小的表面上顯示多達(dá)36幅高分辨率圖像。這項研究成果發(fā)表在新一期《先進(jìn)科學(xué)》雜志上。

傳統(tǒng)全息技術(shù)在單屏顯示多幅圖像以及保持高分辨率圖像質(zhì)量方面一直存在局限。此次成果得益于一種名為超表面的特殊納米結(jié)構(gòu)。超表面的厚度只有人類頭發(fā)絲直徑的1%，其上的納米級元原子能實現(xiàn)對光線的精準(zhǔn)控制。

團(tuán)隊采用了一種以堅固耐用和優(yōu)異光學(xué)透明性著稱的材料——氮化硅，制造出了納米級的柱狀結(jié)構(gòu)。這些被稱為元原子的柱狀結(jié)構(gòu)，使得在超表面上對光線進(jìn)行精細(xì)控制成為可能。

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自旋和波長復(fù)用元全息圖的示意圖。

這項技術(shù)的一個顯著特點是，它能根據(jù)光線的波長（顏色）和自旋（偏振方向）投射出截然不同的圖像。例如，左旋圓偏振紅光可能顯示出一個蘋果的圖像，而右旋圓偏振紅光則可能呈現(xiàn)出一輛汽車的圖像。

利用這一技術(shù)，團(tuán)隊在可見光譜范圍內(nèi)以20納米的間隔編碼了36幅圖像，在從可見光到近紅外光的范圍內(nèi)編碼了8幅圖像，所有這些圖像都集成在一塊超表面上。

這項創(chuàng)新不僅簡化了設(shè)計和制造過程，還提升了圖像質(zhì)量。團(tuán)隊通過引入一種降噪算法，解決了以往圖像串?dāng)_和背景噪聲的問題，從而得到了更清晰的圖像，且通道間的干擾也降到了最低。

這是首次在單一相位優(yōu)化過程中，同時實現(xiàn)自旋和波長信息的復(fù)用，并達(dá)到低噪聲和高圖像保真度的效果。考慮到這項技術(shù)的可擴(kuò)展性和商業(yè)應(yīng)用前景，它在高容量光存儲、安全加密系統(tǒng)以及多圖像顯示等多種光學(xué)應(yīng)用中都具有巨大潛力。