时间：2024-04-19 11:21 浏览数：次 来源：
近日，我院教师贾恒、滕英跃教授研究团队联合吉林大学电子科学与工程学院、集成光电子国家重点联合实验室秦伟平教授，在基于光频上转换技术的三维立体彩色显示领域取得重要进展，连续在国际顶级期刊《Chemical Engineering Journal》(1区Top, IF：15.1)、《Advanced Optical Materials》(2区，IF：9）上发表高水平研究成果。
众所周知，我们生活在一个三维立体的空间中，眼睛对于现实世界的感知往往都是立体的三维信息。然而，人类获取的视觉信息大约70%都是基于二维平面的，包括图片、绘画、视频等；这些基于二维显示技术的平面信息无法满足人脑信息处理机制进行信息处理的习惯，人脑更需要从三维视角获取真实物体的“全部信息”。
目前，市场上常用的三维显示技术例如分光立体显示、全息三维显示等主要是通过人的双眼视差或心理深度暗示形成伪视觉三维空间。然而，这些基于沉浸式的伪三维显示效果事实上并不是真正的三维立体显示，并且这种虚拟的立体感通常需要借助眼镜、头盔等助视仪器，长时间很容易引起头痛、视觉疲劳、错觉等。因此，开发具有真正物理深度的真三维立体显示技术对于显示领域的发展具有非常重要的价值和意义。
图1.基于三元正交激发的全色发光核壳结构纳米材料推动真三维立体彩色显示
针对上述挑战，研究团队设计构建了多层核壳纳米结构，通过调控多种稀土离子的空间分布、掺杂浓度和能量传递等过程，实现了三元正交激发下的高亮度、高色纯度的三基色上转换发光。利用发光动力学分析揭示了调控规律和发光机理。并通过调控三元正交激发下激发光功率密度，在单一纳米结构中获得了动态全色发光输出。采用上述纳米结构作为显示介质，通过搭建立体显示装置结合三维建模，实现了高色像素、高光学分辨率的裸眼真三维立体彩色显示的应用（图1）。这项研究不仅促进了单纳米粒子水平的全彩发光调谐上转换过程的发展，而且还将扩大正交发射上转换纳米粒子在全彩显示、先进防伪和多色编码方面的应用。相关研究成果已发表于《Chemical Engineering Journal》期刊（https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150790)。
此外，研究团队提出不需要多个稀土离子，利用980/1973 nm耦合激光协同激发实现Er3+离子激发态布居路径的调控，进而实现多色上转换发光调控的新方法，并研究这种调控方法在彩色三维显示领域的应用潜力（图2）。这种简单的基于单一镧系Er3+离子的多色上转换发光调控方法可以避免体系中多种镧系发光离子引起的激发光串扰、多色发光相互干扰、有害的能量传递等问题，从而改善多色上转换发光的色纯度和像素，有望实现具有纳米级分辨率的真三维立体显示。相关研究成果已发表于《Advanced Optical Materials》期刊 (https://doi.org/10.1002/adom.202302583)。
图2.基于Er3+离子激发态布居操控的多色发光调控及彩色显示应用
