“全息显示”技术被认为是最有前景的裸眼立体显示技术之一。传统全息术需要进行复杂的拍摄过程，因此只能用于显示现实中实际存在的物体。“计算全息”技术使得重构图像的全息图可以通过计算机相关算法得到，因此可以用于显示任意物体，只需将计算得到的相位调制图或振幅调制图加载到空间光调制器等动态光调制器件即可。但是目前的动态光调制器件单元结构尺寸往往远大于可见光波长，这就导致全息显示的视场角很小，还存在多级次、孪生像等问题。

近年来，随着微纳加工工艺的不断提高，一类叫做“超表面（metasurface）”的新型平面光学器件进入了大家视野。研究发现，当物质结构尺度小于光波长时，会出现与宏观条件下完全不同的光学调制作用。因此，使用亚波长结构，可以对光进行相位、振幅或偏振等多个维度的调制。由于强大的光学调制能力和丰富的调节自由度，基于超表面的新兴光学研究领域也被誉为“工程光学2.0”。超表面同样可以用于“计算全息”领域（meta-hologram，超表面全息），由于单元结构比光波长更小，因此可以实现大视场角，并从原理上规避多级次像等问题，备受相关领域关注。

根据从一个超表面元件上再现的光学图像的数量，可以将超表面全息分为静态和动态两大类。超表面静态全息是指单片全息元件只能再现一幅固定的图像，而超表面动态全息元件可以再现多幅图像。显然动态超表面全息更适用于流畅连贯的显示应用中。来自华中科技大学熊伟教授团队和新加坡国立大学的洪明辉教授团队针对这一研究领域，广泛调研了目前超表面全息实现动态显示的基本方法，对各种方法的物理原理、呈现方式和优势优点进行了详细介绍，并对该领域未来的发展方向和可能的技术路线进行了展望。

从实现方法上，已有的超表面动态全息主要运用的是两类方案。第一类是利用超表面器件本身的动态特性，如使用相变材料、化学反应、可拉伸基底、飞秒激光覆写等多种方案，对超表面器件的光学响应产生动态调节，实现全息重构图形的变化。第二类则是超表面器件本身仍是静态器件，但前端入射光场进行动态调制，从而使得重构图形产生变化；入射光有众多物理特性可以进行调制，例如入射波长、角度、偏振、空间结构、轨道角动量等，因此重构图案可以产生丰富的变化。

超表面动态全息显示领域代表性研究成果

相关工作以“Recent advances in optical dynamic meta-holography”为题发表在光学知名期刊Opto-Electronic Advances 2021年第11期，论文的第一作者为高辉博士和博士生范旭浩，通讯作者为熊伟教授。论文发表后，短时间内即收到了大量关注，目前已被EurekAlert!和AlphaGalileo等著名学术媒体报道，收获了不错的反响。

研究团队简介：国家海外高层次人才熊伟教授领导的华中科技大学微纳光电子实验室，研究方向主要包括微纳尺度激光3D/4D 打印、纳米功能材料的激光诱导合成与组装、超快激光成像与表征、超表面微纳光学器件等。依托武汉光电国家研究中心，围绕超快激光微纳极端制造技术与装备多学科交叉领域，开展了一系列开拓性工作，团队承担了国家科技部重点研发计划，自然科学基金面上以及企业横向课题等多项项目。近年来熊伟教授团队在Science Advances、Nature Communications、Advanced Materials、Light：Science & Application，Nano Letters 等国际知名期刊发表论文50多篇，申请授权和公开发明专利二十余件，论文引用率超1000余次。熊伟在本领域国际会议如Photonics West、MRS、ICALEO 等报告20多次，曾获得美国激光协会ICALEO国际会议最佳论文奖，并曾担任美国激光协会ICAELO会议激光纳米加工与制造的分会主席，POEM国际会议激光分会的共主席，湖北省武汉市激光学会副理事长，中国机械工程学会极端制造委员会委员。