來源：內蒙古工業大學

近日，我校化工學院教師賈恒、滕英躍教授研究團隊聯合吉林大學電子科學與工程學院、集成光電子國家重點聯合實驗室秦偉平教授，在基于光頻上轉換技術的三維立體彩色顯示領域取得重要進展，連續在國際頂級期刊《Chemical Engineering Journal》(1區Top, IF：15.1)《Advanced Optical Materials》(2區， IF：9）上發表高水平研究成果。

眾所周知，我們生活的現實世界是一個三維空間。但作為三維世界的感知者，人類所獲得的可視信息包括圖像、動畫、視頻等卻是二維平面的。這些基于二維顯示技術的信息無法滿足人類大腦處理信息的習慣。相反，人腦更習慣于從三維的角度來獲取信息。因此，發展符合人腦感知的裸眼真三維立體顯示技術一直是人們追求的目標。

目前，市場主流的三維顯示技術包括助視化立體顯示、全息三維立體顯示等主要是利用雙目視差或心理深度暗示來營造虛擬三維成像空間，大腦通過沉浸式的視覺場景接受顯示圖像差異產生立體的顯示幻象。然而，這些模擬的虛擬視覺場景長時間沉浸很容易使人產生錯覺、視覺疲勞，甚至引起失眠及精神障礙等。因此，開發符合人眼感知的具有真正物理深度的裸眼真三維立體顯示技術對于推動信息顯示領域的發展具有十分重要的意義。

針對上述挑戰，研究團隊設計構建了多層核殼納米結構，通過調控多種稀土離子的空間分布、摻雜濃度和能量傳遞等過程，實現了三元正交激發下的高亮度、高色純度的三基色上轉換發光。利用發光動力學分析揭示了調控規律和發光機理。并通過調控三元正交激發下激發光功率密度，在單一納米結構中獲得了動態全色發光輸出。采用上述納米結構作為顯示介質，通過搭建立體顯示裝置結合三維建模，實現了高色像素、高光學分辨率的裸眼真三維立體彩色顯示的應用（圖1）。這項工作有望推動稀土發光基礎研究及三維顯示等前沿應用領域的發展。相關研究成果已發表于《Chemical Engineering Journal》期刊

（//doi.org/10.1016/j.cej.2024.150790)。

此外，研究團隊提出不需要多個稀土離子，利用980/1973 nm耦合激光協同激發的方式調控單一Er3+稀土離子的激發態布局路徑來實現多色可調上轉換發光的新方法，并研究這種調控方法在彩色三維顯示領域的應用潛力（圖2）。相關研究成果以Multicolor Tunable Upconversion Luminescence via Near-Infrared Manipulation of Population Pathways of Er3+ Ions Excited-State Levels for Volumetric Color Displays為題發表于《Advanced Optical Materials》期刊 (//doi.org/10.1002/adom.202302583)。