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

傳統(tǒng)全息技術在單屏顯示多幅圖像以及保持高分辨率圖像質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構。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對光線的精準控制。

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

圖片:347132_7f210eeb-b5fd-4400-95e8-7df643b11d7dcopy.jpg

自旋和波長復用元全息圖的示意圖。

這項技術的一個顯著特點是，它能根據光線的波長（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出一輛汽車的圖像。

利用這一技術，團隊在可見光譜范圍內以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)新不僅簡化了設計和制造過程，還提升了圖像質量。團隊通過引入一種降噪算法，解決了以往圖像串擾和背景噪聲的問題，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，同時實現自旋和波長信息的復用，并達到低噪聲和高圖像保真度的效果。考慮到這項技術的可擴展性和商業(yè)應用前景，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應用中都具有巨大潛力。