聲學元面對蒙娜麗莎進行全息重建

通過百萬像素的聲學元面對蒙娜麗莎進行全息重建。資料來源：Miao等人。

全息圖在科幻小說中經常被展示為五顏六色、栩栩如生的投影。但看似未來的技術實際上是現在的技術，現在它已被用于重現蒙娜麗莎。

在《應用物理評論》中，來自天津大學、北京理工大學、羅文大學、密蘇里大學、青島大學、石家莊鐵道大學和北京交通大學的研究人員開發(fā)了一種基于聲學元表面的全息技術，該技術使用深度學習算法來生成并反復改進蒙娜麗莎的全息圖。

全息圖是通過記錄和重建光波或聲波的干涉模式而產生的圖像。它們提供逼真的、身臨其境的視覺或聽覺體驗，可以應用于娛樂、醫(yī)療成像和通信等領域。

元表面，或由類似天線的微小部件陣列組成的二維材料，可以對全息技術的發(fā)展過程有很大幫助。

"作者Yue-Sheng Wang說："基于元表面的全息圖通過精確控制與元表面相互作用的波的相位和振幅而工作。"因此，每個像素的出射波都表現出一定的振幅和相位，這導致了基于它們的干涉而產生的所需的全息圖像。"

該團隊希望開發(fā)一種元表面全息技術的優(yōu)化方法，以提高效率和精度。他們使用一種基于深度神經網絡的算法來定制其元表面內的天線狀結構。通過迭代減少原始圖像和全息圖像之間的不一致，他們調整了元表面并創(chuàng)造了高質量的全息圖。

"我們選擇重新創(chuàng)建蒙娜麗莎作為概念證明，"王說。"它是如此著名，幾乎每個人都知道它。它充滿了無數精致而微妙的層次過渡，這增強了這幅畫的柔和性、朦朧性和神秘感。因此，這是展示我們方法有效性的一個好方法"。

全息方法成功地重建了蒙娜麗莎，而且，更詳細地重建了她的左眼。雖然蒙娜麗莎的全息圖是二維的，但該技術也可以擴展到創(chuàng)建三維圖像。

"王說："我們的全息方法所提供的對聲波的精確控制對于推進非侵入性醫(yī)療療法、有效的噪音控制和優(yōu)化音樂廳等聲學環(huán)境至關重要。"這些改進有可能提高生活質量和各種技術應用。"

作者認為他們的技術可以徹底改變全息技術的領域。他們計劃探索將其普及的方法，使其與3D打印兼容，并減少培訓時間。

參考資料：Yue-Sheng Wang et al, Deep-Learning-Aided Metasurface Design for Megapixel Acoustic Hologram, Applied Physics Reviews (2023). DOI: 10.1063/5.0136802