Un reticolo di polarizzazione di Bragg del diametro di un pollice diffrange la luce bianca da una torcia a LED su uno schermo posizionato nelle vicinanze. Anche se la differenza tra la direzione di ingresso e uscita della luce è molto grande, il reticolo è altamente efficiente per un'ampia gamma di angoli di ingresso. La separazione dei colori estremamente ampia si verifica perché la struttura del reticolo ha una struttura periodica su scala nanometrica più piccola della lunghezza d'onda della luce visibile. Credito:North Carolina State University
I ricercatori di ingegneria e fisica della North Carolina State University hanno sviluppato una nuova tecnologia per la luce di guida che consente un maggiore apporto di luce e una maggiore efficienza, uno sviluppo che promette di creare sistemi di visualizzazione della realtà aumentata più coinvolgenti.
In questione sono i reticoli di diffrazione, che vengono utilizzati per manipolare la luce in qualsiasi cosa, dai display elettronici alle tecnologie di comunicazione in fibra ottica.
"Fino ad ora, i reticoli di diffrazione all'avanguardia configurati per indirizzare la luce visibile ad angoli grandi hanno avuto un intervallo di accettazione angolare, o larghezza di banda, di circa 20 gradi, il che significa che la sorgente luminosa deve essere diretta nel reticolo entro un arco di 20 gradi, "dice Michele Escuti, un professore di ingegneria elettrica e informatica presso la NC State e corrispondente autore di un articolo sul lavoro. "Abbiamo sviluppato una nuova grata che espande quella finestra a 40 gradi, consentendo alla luce di entrare nel reticolo da una gamma più ampia di angoli di ingresso.
"L'effetto pratico di questo:nei display di realtà aumentata, per esempio – sarebbe che gli utenti avrebbero un campo visivo più ampio; l'esperienza sarebbe più coinvolgente, "dice Escuti, che è anche il direttore scientifico di ImagineOptix Corp., che ha finanziato il lavoro e ha concesso in licenza la tecnologia.
La nuova griglia è anche notevolmente più efficiente.
"Nei grigliati precedenti in una configurazione comparabile, una media del 30 percento della luce in ingresso viene diffratta nella direzione desiderata, "dice Xiao Xiang, un dottorato di ricerca studente presso NC State e autore principale del documento. "Il nostro nuovo reticolo diffrange circa il 75% della luce nella direzione desiderata".
Questo progresso potrebbe anche rendere le reti in fibra ottica più efficienti dal punto di vista energetico, dicono i ricercatori.
Il nuovo reticolo raggiunge l'avanzamento della larghezza di banda angolare integrando due strati, che sono sovrapposti in modo tale da consentire alle loro risposte ottiche di lavorare insieme. Uno strato contiene molecole disposte in una "inclinazione" che gli consente di catturare 20 gradi di larghezza di banda angolare. Il secondo strato è disposto con un'inclinazione diversa, che cattura una larghezza di banda angolare di 20 gradi adiacenti.
La maggiore efficienza deriva da un modello che varia uniformemente nell'orientamento delle molecole di cristalli liquidi nel reticolo. Il modello influenza la fase della luce, che è il meccanismo responsabile del reindirizzamento della luce.
"Il prossimo passo per questo lavoro è sfruttare i vantaggi di queste grate e creare una nuova generazione di hardware di realtà aumentata, "dice Scuti.
La carta, "Reticoli di polarizzazione di Bragg per un'ampia larghezza di banda angolare e un'elevata efficienza con angoli di deflessione ripidi, " è pubblicato sulla rivista Rapporti scientifici . Il documento è stato co-autore di Jihwan Kim, un professore assistente di ricerca di ingegneria elettrica e informatica presso la NC State.
