新型光电器件有望让智能手机用上全息技术

圣安德鲁斯大学的新研究为全息技术铺平了道路，有望改革智能设备、通信、游戏和娱乐产业。

在发表于《光：科学与应用》期刊的一项研究中，圣安德鲁斯大学物理和天文学院的研究人员结合使用全息超构表面和有机发光二极管创造出了新的光电器件。到目前为止，全息图都是利用激光生成的。但是研究人员发现，使用有机发光二极管和全息超构表面能让全息图的生成更简单、更紧凑，成本更低，应用起来也更方便，从而克服了全息技术被更广泛应用的主要障碍。

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有机发光二极管是薄膜器件，被广泛用于制造手机显示屏和一些电视机的彩色像素。作为一种平面和表面光源，有机发光二极管还被用于新兴应用，比如光学无线通信、生物光子学和传感技术，在这些应用中，有机发光二极管能够与其他技术相融合，因此有望实现微型光基平台。全息超构表面是一个由微型结构（超原子）组成的薄平的阵列，超原子的大小约为一千分之一根头发的宽度。全息超构表面被设计用来操控光的属性。全息超构表面可以生成全息图，其用途遍及多个领域，比如数据存储、防伪、光学显示器、高数值孔径透镜（例如光学显微镜）和传感技术。

不过，这是研究人员首次将二者结合起来生产全息显示屏的基本构件。研究人员发现，当每个超原子经过精心塑形来控制穿过它的光束的属性时，超原子就相当于全息超构表面的一个像素。当光穿过全息超构表面时，每个像素的光的属性都会发生细微的改变。由于这些改变，利用光干涉原理就可以在另一面生成一个预先设计好的图像，光波互相作用时会产生复杂的图案。

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所提出的OLED照明全息图像投影系统的概念视图（左下），以及在OLED照明下记录的三个具有不同空间相干性的全息图像。

圣安德鲁斯大学物理和天文学院的Ifor Samuel教授称："我们很高兴能为有机发光二极管展示这一新方向。通过将有机发光二极管和超构表面相结合，我们也为生成全息图和塑形光开辟了新道路。"

圣安德鲁斯大学物理和天文学院纳米光子学教授Andrea Di Falco称："全息超构表面是控制光的最多用途的材料平台之一。通过这一研究，我们消除了阻碍超材料在日常应用中推广的技术壁垒。这一突破将让全息显示屏的结构在新兴应用（比如虚拟现实和增强现实）中发生变革。"

圣安德鲁斯大学物理和天文学院的Graham Turnbull教授称："有机发光二极管显示屏通常需要数千个像素才能生成一张简单的图片。这一新方法让单个有机发光二极管像素就能投射出一整张图片。"

到目前为止，研究人员只能用有机发光二极管生成非常简单的形状，这限制了有机发光二极管在某些应用中的可用性。但是这一突破为微型化和高度集成的超构表面显示屏开辟了道路。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-025-01912-z