新技术利用光的颜色和自旋来显示多个图像。
从智能手机和电视到信用卡，操控光的技术深深嵌入我们的日常生活中，其中许多基于全息技术。然而，传统的全息技术面临着局限性，特别是在单个屏幕上显示多个图像和保持高分辨率图像质量方面。最近，一支由POSTECH（浦项科技大学）Junsuk Rho教授领导的研究团队开发了一种开创性的超表面技术，可以在比人类头发还薄的表面上显示多达36个高分辨率图像。这项研究已发表在《先进科学》上。
这一成就是由一种称为超表面的特殊纳米结构驱动的。超表面比人类头发薄数百倍，能够精确操控光线在其通过时的行为。研究团队使用氮化硅制造纳米级的支柱，这种材料以其坚固和优良的光学透明性而闻名。这些支柱被称为超原子，允许在超表面上精细控制光。
这项技术的一个显著特点是，能够根据光的波长（颜色）和自旋（偏振方向）投射完全不同的图像。例如，左旋偏振的红光可能显示出一个苹果的图像，而右旋偏振的红光可能产生一辆车的图像。研究人员利用此技术成功地在可见光谱内以20纳米的间隔编码了36个图像，以及8个跨越可见光和近红外区域的图像——都装载在一个单一的超表面上。
这项创新特别值得注意的不仅在于其简化的设计和制造过程，还在于其增强的图像质量。研究团队通过引入噪声抑制算法解决了先前图像串扰和背景噪声的问题，从而获得了更清晰的图像，各通道之间的干扰最小。
“这是通过单一相位优化过程实现低噪声和高图像保真度的同时，首次演示了自旋和波长信息的多路复用，”Rho教授说。“考虑到其可扩展性和商业可行性，这项技术在包括高容量光数据存储、安全加密系统和多图像显示技术等广泛的光学应用中具有强大的潜力。”
本研究得到了POSCO Holdings N.EX.T影响计划的支持，以及由科学技术信息通信部资助的韩国国家研究基金会的技术融合先锋计划的支持。
