研究人员开发激光产生的气泡以在液体显示器中创建3D图像

科学家开发了一种新技术，该技术通过使用激光在液体屏幕内部形成微小的气泡来创建3D图像，从而使用户可以从各个角度查看柱状显示器中的图像，而无需任何特殊的眼镜或耳机。

显示器本身不是在平面上渲染3D场景，而是三维的，这种特性称为体积。这使观看者可以从各个角度看到柱状显示器中的3D图像，而无需任何3D眼镜或耳机。

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日本宇都宫大学的Kota Kumagai说: “创建全彩可更新的体积显示器是具有挑战性的，因为必须形成许多具有不同颜色的三维像素或体素才能制作体积图形。”“微泡体素是使用聚焦飞秒激光脉冲在液体中三维生成的。气泡图形可以通过改变照明光的颜色来着色，”熊谷说。

这项技术有一天可能会允许全彩色可更新的体积显示器，可用于艺术或博物馆展览，观众可以在其中四处走动。还正在探索它们，以帮助医生在手术前可视化患者的解剖结构，或让军方在执行任务前研究地形和建筑物。熊谷说: “容积气泡显示器最适合博物馆或水族馆等公共设施，因为目前系统设置又大又昂贵。”

他说: “将来，我们希望改善激光源和光学设备的尺寸和成本，以创建一个较小的系统，个人使用可能负担得起。”新显示器的气泡是由一种称为多光子吸收的现象产生的，这种现象是在飞秒激光的多个光子在光聚焦的点上被吸收时发生的。

多光子吸收使研究人员能够通过将激光的焦点移动到充当 “屏幕” 的充满液体的比色皿的各个部分，在非常精确的位置产生微气泡。使用浓稠的液体可以防止气泡一旦形成就立即上升到液体的顶部。

当气泡图形从诸如卤素灯或大功率LED之类的外部光源散射光时，它们是可见的。研究人员通过切换LED的颜色产生了白色，红色，蓝色和绿色的单色图像。用投影仪照亮图形可以在图像的不同区域创建不同的颜色。

研究人员没有一个接一个地创建每个气泡，而是使用计算机生成的全息图来形成激光的3D图案，使它们可以控制微气泡体素的数量和形状。研究人员通过创建美人鱼，3D渲染兔子和四种不同颜色的2D海豚图形的2D气泡图像序列来演示他们的技术。

这项研究发表在Optica杂志上。