伴隨嗞嗞作響的擊穿聲，“虹拓”“科技日報”“五角星”等漢字和圖形懸空呈現，肉眼能觀、雙手可觸。7月19日，科技日報記者在武漢東湖高新區虹拓超快激光聯合實驗室見證了這一科幻場景。
“無需紙墨，一束光也可以憑空作畫。”該實驗室主任曹祥東說，團隊最新研制的高能量、高峰值功率飛秒激光器，峰值功率密度達百萬兆瓦級，聚起一束“最快的光”，把空氣“點亮”。
激光顯示“0”到“1”的突破
目前，大多數3D顯示技術是利用雙眼視覺差異及人腦虛擬合成的方式，在屏幕上呈現“偽3D圖像”。最新的3D顯示技術則使用三維物理空間來渲染圖形，通過激光讓每個體素(對應平面顯示中的像素)發光或反射光，在三維空間中排列成像，讓觀眾全角度、無死角觀看到3D圖像。
飛秒激光擊穿空氣形成的3D影像，真實存在。曹祥東介紹，這種基于飛秒激光誘導等離子體的真實3D顯示技術，將高峰值功率的飛秒激光聚焦，達到每平方厘米100太瓦極高強度后擊穿空氣，誘導形成發光等離子體，采用3D掃描器將激光束進行掃描，對發光點陣進行排列組合，在空中形成各種文字或圖案。
相比傳統激光顯示，飛秒激光顯示技術優勢明顯，其顯示介質為空氣，不需要屏幕、水霧等，可將3D圖像直接在空中呈現。同時，飛秒激光比納秒激光的脈沖持續時間更短(1納秒為十億分之一秒，1飛秒為百萬分之一納秒)，所需能量更低，單點停留時間更短，具有更高安全性。
飛秒激光顯示技術難在哪?
“今朝亮相，源自光影背后十余年潛心研究。”曹祥東說，飛秒激光曾被譽為光谷四大發明之一，他和團隊致力于超快激光產業核心前沿技術研發和應用技術開發，在關鍵核心技術上全部國產化，實現完全獨立自主。
擊穿空氣，需要100太瓦每平方厘米的能量密度，即飛秒激光在指甲蓋大小面積上，達到100太瓦能量輸出，在飛秒的時間尺度釋放出來電離空氣。“點亮”空氣是飛秒激光綜合技術水平的體現，依靠強大峰值功率的同時，平均功率僅幾十瓦。
“我們的空中成像飛秒激光技術，顯示亮度達到領先水平，客戶比較了全球國內外多家公司產品，最終選擇了我們。”曹祥東說。
曹祥東介紹，團隊采用自主研發的先進飛秒激光技術，未來，將通過對飛秒激光脈沖時空分布進行復雜編輯和控制，精確調控體素的亮度、顏色及持續時間等特征參數，進一步升級飛秒激光器功率，實現超大幅面空中真實3D顯示。
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