基于超构表面的空间光调制器，有望提升AR、VR和激光雷达性能
2026-03-27 21:38:51 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
该研究提出的新型超构表面，被用于构建空间光调制器，有望提升增强现实（AR）、虚拟现实（VR）及激光雷达的系统性能。
从增强现实（AR）、虚拟现实（VR）到激光雷达（LiDAR），众多前沿技术均依赖能够对光进行精准调控的组件。这些组件包括空间光调制器（SLM）——其可以在多个像素单元上动态调控光波相位、振幅或传播方向的系统。
传统的空间光调制器依赖液晶——其是介于固态与液态之间的物质形态。尽管空间光调制器已得到广泛应用，但它通常难以满足生成高质量三维（3D）图像（即全息图）所需的响应速度与像素密度要求。
据麦姆斯咨询报道，近期，华中科技大学和其它研究机构组成的科研团队研发出一款新型超构表面（metasurface），可用于实时生成动态、高质量且分辨率出众的全息图像。相关论文以“Spatial light modulator via optically addressed metasurface”为题发表于Nature Nanotechnology期刊上。该研究提出的新型超构表面，被用于构建空间光调制器，有望提升增强现实（AR）、虚拟现实（VR）及激光雷达的系统性能。
光寻址超构表面空间光调制器（OA-MSLM）工作原理图。这种空间光调制器能够实现在空间和时间域上兼具动态性和多色特性的全息显示。
研究人员在论文中写道：“全息显示、AR、VR以及激光雷达领域对动态波前调制的新兴需求，迫切需要具备高像素密度与快刷新率的空间光调制器。然而，现有基于液晶和基于超构表面的空间光调制器的关键参数，例如时空乘积密度、视场角与刷新率，仍远低于应用需求。我们提出一种光寻址超构表面空间光调制器，其由间距为756纳米、可独立调控的超构原子超晶胞构成。”
光寻址光学调制器的概念示意图
新型空间光调制器
该科研团队研发的超构表面由可调控光的微纳结构组成。这些结构被组合为超晶胞，可通过光信号而非电信号进行控制。
研究人员表示：“该器件将空间光调制器的像素尺寸缩小至亚微米级，同时实现了2.3 × 10¹²像素·s⁻¹·cm⁻²的时空乘积密度，达到了真全息显示的关键阈值。它能够在可见光波段实现±20.6°视场角范围内的实时复振幅全息成像、三维聚焦与光束偏转。”
亚微米光寻址的实验演示
用于动态全息显示的复振幅调制
为评估该超构表面的应用潜力，研究人员基于其制备了空间光调制器，并利用其生成全息图像。初步测试结果显示，该团队研发的新型器件性能显著优于传统空间光调制器，器件尺寸更为小巧，能生成更清晰、更逼真的三维图像。
初步验证与未来应用
未来，科研团队研发的这款基于超构表面的空间光调制器可与其它元器件集成，构建专用的光学与传感技术。例如，它可助力开发新一代VR或AR头戴式设备显示屏，让用户获得更具沉浸感的数字内容体验。
与此同时，新型空间光调制器还可推动激光雷达技术的发展——这类遥感系统依靠快速激光脉冲测量物体间距离，并生成高精细度三维地图或物体三维模型。该空间光调制器取得的优异成果，也将很快激励其他纳米工程研究人员设计并制备出可更快速、更精准调控光特性的类似超构表面。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-026-02128-x
延伸阅读：
《增强现实/虚拟现实/混合现实（AR/VR/MR）光学元件技术及市场-2026版》
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