全息影像概念誕生已經(jīng)超過半個世紀了，它甚至已經(jīng)成了科幻片中的經(jīng)典元素，但眼下的全息設備都是大塊頭。
新型等離子體和超材料的誕生讓我們能有效的控制光線，縮短波長。這樣一來，納米集成光路就成為了現(xiàn)實。本周，研究人員就在超表面材料上構造出彈性全息圖，當材料拉伸時，還可切換圖像。
澳大利亞墨爾本皇家理工大學（RMIT）和北京理工大學的團隊共同完成了這項壯舉，同時該設備也成了世界上最薄的全息設備，其厚度僅為 60 納米，比人類頭發(fā)薄 1000 倍。
不過，中澳兩國研究人員并未使用上面提到的等離子體和超材料，他們用了拓撲絕緣體。借助這一超薄全息設備，未來我們可以呈現(xiàn)裸眼可見的全息圖像，同時由于體積優(yōu)勢巨大，該技術未來還能整合到移動設備中去。
所謂的拓撲絕緣體其實是一種相當矛盾的物質，其內部是絕緣體，但它的邊界或表面總是存在導電的邊緣態(tài)，這也是它有別于普通絕緣體的最獨特的性質。
不過，問題是這種物質是如何縮短波長，讓全息技術能“棲身”于便攜的移動設備中呢？
為此，IEEE 專門詢問了 RMIT 的研究人員 Zengji Yue（他也是發(fā)表在 Nature Communications 上相關論文的作者之一），這位技術大牛解釋稱，將金屬表面的低折射率和絕緣體的高折射率相結合，可以充當固有的光學諧振腔，在薄膜上產(chǎn)生多重光反射，增強相位偏移。這樣一來，全息影像就出現(xiàn)了。
所謂的全息攝影技術是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實的三維圖像的技術，而全息圖就是多條激光束間干涉和衍射的產(chǎn)品。因此，普通的全息設備第一步要記錄光波信息，這是拍攝過程；第二步則是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息，這是成象過程。
中澳研究人員的解決方案有所不同，他們的設備先是將光源投射到物體上，這樣物體和基片輸出的光源會產(chǎn)生相位差，相位中還含有原始物體的輪廓信息，而人眼和 CCD 相機就能記錄下其中的圖像和信息。
這項技術最大的價值就是可集成到日常消費電子產(chǎn)品中。此前，傳統(tǒng)消費電子產(chǎn)品的屏幕，只具備二維顯示效果，而加入了這項技術后，將顯示出三維圖像，其攜帶的信息量將大幅增加。
研究人員在發(fā)布會上表示：“這項技術在醫(yī)療診斷、教育教學、數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡安全等多個領域都能帶來新的發(fā)展和變化，而該技術就是變革開始的第一步。”
筆者注意到，研發(fā)團隊專門強調，制作設備的材料可以大規(guī)模生產(chǎn)，這里他們用到的是激光直寫技術。
雖然該技術前景光明，但在實際應用前還有許多工程挑戰(zhàn)要克服。舉例來說，如何讓智能手機產(chǎn)生合格的光源？而且他們還必須為智能設備打造可用的剛性薄膜。
不過，在解決這些問題前，該團隊首先要找到提升設備效能和質量的方式。此外，他們還在努力研發(fā)彈性全息圖，以便拓寬全息技術的應用范圍。
