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圖5：信息密度漸變顯示示意圖

圖源：Light：Science & Applications,2021,10(1):213. Fig.1（c）

圖6：信息密度漸變顯示效果圖

圖源：Light：Science & Applications,2021,10(1):213. Fig.5（a）

  3. 面向裸眼 3D 顯示的微納制造技術(shù)  

相位調(diào)控微納結(jié)構(gòu)與器件兼具幅面大（組合幅面達(dá)米級(jí)）,、結(jié)構(gòu)?。?0nm-50μm）、精度高（周期排列精度<1nm）等特點(diǎn),，屬于極端微納制造范疇,。如何高效高精度微納制造是微納光電子器件與產(chǎn)業(yè)的共性技術(shù)難題。

蘇州大學(xué)陳林森研究員提出并搭建了四變量輸出的納米光場(chǎng)光刻系統(tǒng),，它由兩個(gè)傅里葉變換透鏡和一個(gè)二元光學(xué)元件組成,。如下圖所示，激光經(jīng)過擴(kuò)展系統(tǒng)準(zhǔn)直后入射到傅里葉變換透鏡,。經(jīng)衍射光柵后產(chǎn)生正負(fù)一級(jí)（或多級(jí)）光,，兩光點(diǎn)發(fā)射的球面波在第二個(gè)傅里葉透鏡的后焦面形成干涉光場(chǎng)，用光闌來限制光束大小,，再經(jīng)聚焦物鏡倍縮后,，在樣品表面形成干涉條紋。通過雙光束（或多光束）干涉光刻方法,，一次曝光,，形成像素尺寸為幾十微米的納米光柵像素,，寫入速度大大提高。同時(shí),，改變衍射光柵的前后位置可以輸出變周期的干涉條紋,，旋轉(zhuǎn)衍射光柵可以輸出不同取向的干涉條紋。該方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)連續(xù)調(diào)制,，納米光柵的變化精度可達(dá)納米級(jí),。

圖7：納米光柵光刻系統(tǒng)及制備的結(jié)構(gòu)圖

圖源：Optics Express,2016,24(6):6203. Fig.3

為了制備具有復(fù)雜型貌的微納結(jié)構(gòu)，團(tuán)隊(duì)還提出了 3D 光刻技術(shù),。該系統(tǒng)主要包含激光器,、空間光調(diào)制器（DMD）和微縮投影物鏡?？臻g光調(diào)制器加載設(shè)計(jì)好的結(jié)構(gòu)圖形,，結(jié)構(gòu)圖像的刷新速度與樣品載物臺(tái)的移動(dòng)同步。聚焦物鏡將空間光調(diào)制器上的結(jié)構(gòu)圖像縮小,，投影至光刻膠上,。若想要制備多臺(tái)階結(jié)構(gòu)，可在樣品同一區(qū)域進(jìn)行多次曝光,，根據(jù)臺(tái)階的級(jí)數(shù)每次曝光的圖案也不同,。該方法可實(shí)現(xiàn)無掩膜灰度光刻，連續(xù)加工面型結(jié)構(gòu),，制備多臺(tái)階的微納結(jié)構(gòu),。

圖8：灰度激光直寫系統(tǒng)及制備的結(jié)構(gòu)圖

圖源：IEEE Photonics Technology Letters,2020,32(5):283-6. Fig.3(a)，F(xiàn)ig.4（d）

微納光子器件為逐像素操控光束提供了可能性,。與基于微透鏡陣列的 3D 顯示架構(gòu)中區(qū)域化光場(chǎng)重構(gòu)策略相比,，逐像素光場(chǎng)重構(gòu)具有以下優(yōu)勢(shì)：