"我们当时初步讨论出这个想法的时候非常激动，如果能通过材料或其他化学反应响应三维光分布，那就很有可能利用光场构建物体。"王旭康对 DeepTech 表示。
图丨王旭康（来源：王旭康）
"一闪即印"的关键：直接三维光场投影
3D 打印领域存在着一个天然的矛盾，如果精度高，速度通常相对较慢，例如双光子微纳加工；如果追求速度，打印出来的物品往往很粗糙，比如建筑类 3D 打印。
这是因为传统 3D 打印方法采用的是逐点或逐层方式，其依次投影出来的是一个点（零维）或一个面（二维），然后再配合机械移动完成三维打印。其打印时间一般取决于线扫描、层扫描速度和材料填充的速度，总加工时间往往在几分钟到几小时。
2019 年在 Science 发表的领域内首篇关于体积三维打印论文 [2] 中，光束从侧面射入一个旋转运动的圆柱形容器，实现了类似 CT 的投影模式（用垂直于旋转轴的多视角成像还原三维模型），将总曝光时间缩短到了 30 秒左右。
而清华的这项研究最大的创新在于，研究团队设计了高速旋转的潜望镜系统，直接在静止容器内投出高精度三维光场，不仅将总曝光时间缩短到了 1 秒以内，还避免了因容器运动引发的机械振动以及材料流动问题。
"我们提出了一种全新的、直接三维投影的方式，相当于跳过了所有材料相关的机械扫描步骤，整个容器是静止不动的。"马远瞩告诉 DeepTech。
图丨系统设计图（来源：Nature）
在精度优化方面，为打破"高分辨率难以大景深"的物理限制，研究团队基于在计算光学方面多年的技术积累，通过数字自适应光学方法，先把投影校准精度提高到 2 个投影像素，然后将光路中的像差建模并校正，最后用全息算法对景深进行拓展。这种拓展景深的全息光场技术，为快速打印上亿级体素奠定了重要基础。
