中国科大实现超高密度三维动态全息投影

自1956年丹尼斯·加博尔发明全息术以来，人们一直相信光学全息是实现裸眼3D显示的理想途径。但是动态重构逼真立体场景的三维全息显示一直面临重大挑战，其中生成真实的三维全息图（3D hologram）是瓶颈问题。真实的三维全息图涉及对重构物体深度信息的连续精密调控，全息图深度信息调控能力越强，有效投影平面密度越高，人眼观测到的重构物体图像就越逼真。动态全息投影通常依赖空间光调制器（SLM）调制光场波前重构物体图像信息，然而即使采用最先进的SLM，目前生成的全息图深度调控能力也非常有限。此外，不同深度平面上图像之间的串扰进一步降低了全息投影的质量。因此，投影平面深度分辨率低和平面间图像串扰大成为产生逼真三维全息图的两个关键限制因素。

近日，中国科大光学与光学工程系龚雷课题组与新加坡国立大学仇成伟教授、加拿大魁北克大学国家科学研究院 Jinyang Liang 教授合作提出一种超高密度3D全息投影的新方法。团队将光散射引入到三维全息投影技术中，同时克服了传统全息投影技术深度调控的两个瓶颈问题，实现了超高密度的三维动态全息投影，研究成果以“Ultrahigh-density 3D Holographic Projection by Scattering-assisted Dynamic Holography”为题于2023年4月6日在线发表于国际知名学术期刊《Optica》上。Optica出版集团当天以News Release形式进行了特别报道，该技术通过将更多深度信息融入到全息图中，这种类型的全息图可以更逼真地重构三维图像，用于虚拟现实和其它应用。

图1. 3D-SDH实现逼真三维全息投影的概念图。

图2.3D-SDH和最先进的三维计算全息（RV-CGH）方法的投影效果比较。