「全息手機屏」 或將誕生，世上最薄全息圖將引領視覺革命

全息圖（hologram），是以激光為光源，用全景照相機將被攝體記錄在高解析度的全息膠片上構成的圖。

其以干涉條紋形式存在，用同種激光照射，膠片前後方可出現原景物的虛實兩個立體影像，視角不同，所見影像也不同。全息圖是一種三維圖像，它與傳統的照片有很大的區別。

傳統的照片呈現的是真實的物理圖像，而全息圖則包含了被記錄物體的尺寸、形狀、亮度和對比度等信息。這些信息儲存在一個很微小但卻很複雜的干涉模式中。這個干涉模式是由激光產生的。全息技術是實現真實的三維圖像的記錄和再現的技術。

全息技術是實現真實的三維圖像的記錄和再現的技術。該圖像稱作全息圖。和其他三維「圖像」不一樣的是，全息圖提供了「視差」。視差的存在使得觀察者可以通過前後、左右和上下移動來觀察圖像的不同形象——好像有個真實的物體在那裡一樣。

全息技術是倫敦大學帝國理工學院的Dennis Gabor博士發明的。他也因此而獲得了1971年的諾貝爾物理學獎。最初，Gabor博士只是希望提高掃描電子顯微鏡的解析度。上世紀60年代初期，密歇根大學的研究員Leith和Upatnieks製作出世界上第一組三維全息圖像。這段時間，前蘇聯的Yuri Dennisyuk也開始嘗試製作可以用普通白光觀看的全息圖。現在，全息技術的持續發展為我們提供了越來越精確的三維圖像。

近日，由顧敏院士領導的北京理工大學和皇家墨爾本理工大學聯合研究團隊創造出了一款只有25納米薄的全息圖，為目前世界之最。由於該全息圖像是由光刻技術所生產出來，因此比現有的電腦生成全息圖在大規模生產及使用方面有著極大的優勢。在此之外，顧院士還表示：「現有的電腦生成全息圖像對於電子設備來說太大了，但是我們的超薄全息圖可以打破體積的限制。

簡單來說，全息圖像技術是使用一個2D平面對可視光進行調製，使其看起來有3D的感覺。由於需要在光線中產生足夠的相位移，現有全息圖像技術的厚度需要處於可視光波波長的範圍內（400-700納米）。

全息手機是採用計算全息顯示技術的一種創新型手持終端。它首先通過追蹤人眼的視角位置，然後基於全息圖像數據模型，根據人眼的視角位置，計算出實際的全息圖像，再通過特殊的指向性顯示屏幕將左右眼的立體圖像精準投射到人眼視網膜中，從而使人眼產生和實際環境完全感覺一樣的視覺效果。這種全息技術形成的全息顯示圖像由於是基於人眼視角位置而成像的，它並不像物理全息成像那樣同時顯示全部視場的影像信息，所以只適合於一個人觀看，故簡稱為」個人全息」，也稱為」智能全息」（Smart Holographics）。

全球首款全息手機takee全息手機於2014年7月17日在北京國家會議中心正式發布。

中國的顧院士團隊使用拓撲絕緣體材料打破了這一限制，成功實現25納米的全息圖像技術。拓撲絕緣體是一種具有奇特量子特性的材料。其表面折射率極低，但材料主體的內部卻有著極高的折射率。因此，這層拓撲絕緣體薄膜可以作為光諧振腔，大幅度提高全息圖像調製相位移的能力，減少對厚度的要求。

在拓撲絕緣體的內部，電子能帶結構和常規的絕緣體相似，其費米能級位於導帶和價帶之間。在拓撲絕緣體的表面存在一些特殊的量子態，這些量子態位於塊體能帶結構的帶隙之中，從而允許導電。這些量子態可以用類似拓撲學中的虧格的整數表徵，是拓撲有序的一個特例。拓撲保護的邊緣狀態（一維）在碲化汞/碲化鎘量子阱中被預言，隨後由實驗觀測證實。很快拓撲絕緣體又被預言存在於含鉍的二元化合物三維固體中。類似的邊緣效應同樣出現於量子霍爾效應之中，但僅在強垂直磁場，低溫的二維繫統中出現。

顧院士表示，當全息圖像融入日常生活中的電子設備之後，屏幕大小將失去意義。因為一款彈出的3D全息圖所含有的信息量將遠超手機或手錶屏幕所能提供的。不論是醫療，教育，數據存儲，國防，還是網路安全行業，3D全息圖像都有引發一場產業革命的潛力，而此項發明意味著我們離那一天的到來又近了一步。

全息學的原理適用於各種形式的波動，如X射線、微波、聲波、電子波等。只要這些波動在形成干涉花樣時具有足夠的相干性即可。光學全息術可望在立體電影、電視、展覽、顯微術、干涉度量學、投影光刻、軍事偵察監視、水下探測、金屬內部探測、保存珍貴的歷史文物、藝術品、信息存儲、遙感，研究和記錄物理狀態變化極快的瞬時現象、瞬時過程（如爆炸和燃燒）等各個方面獲得廣泛應用。

如今，該研究團隊下一個目標將為發明一款可以覆蓋在LCD屏幕上的堅硬全息圖薄膜，把3D全息圖像融入手機和平板的移動設備。若想要實現這一目標，研究人員需要在納米級別上繼續縮小每個像素的體積，至少要縮小10倍以上。之後，更為長遠的目標將為創造出可變形的全息圖薄膜，打開全息圖像的應用市場。

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