(Phys.org) —Gli ologrammi hanno attirato un'ampia attenzione per la loro capacità di produrre un'immagine 3D realistica di un oggetto registrando il campo luminoso dell'oggetto e successivamente ricostruendolo su una superficie 2D. Ora i ricercatori hanno fabbricato un ologramma utilizzando metamateriali in grado di produrre immagini olografiche doppie di colori diversi su un'unica superficie. Le due immagini sono generate da due polarizzazioni ortogonali, mentre i colori sono prodotti dall'ampia gamma di lunghezze d'onda operative dell'ologramma.

I ricercatori, Wei Ting Chen, et al., dalle istituzioni di Taiwan, gli Stati Uniti, Cina, e Singapore, hanno pubblicato un articolo sul meta-ologramma in un recente numero di Nano lettere .

I ricercatori spiegano che l'attuale tecnologia degli ologrammi è limitata dai materiali, che funzionano solo in una piccola regione dello spettro elettromagnetico. Recentemente, i ricercatori si sono rivolti ai metamateriali, materiali costruiti artificialmente con strutture a lunghezza d'onda inferiore, per creare ologrammi perché operano su una gamma più ampia di frequenze. Però, i metamateriali sono ingombranti, il che significa che la luce deve percorrere una lunga distanza attraverso di loro. Gran parte della luce viene assorbita, con conseguente bassa efficienza per le ricostruzioni delle immagini.

Qui, i ricercatori hanno fabbricato un ologramma basato su una sottocategoria di metamateriali chiamati metasuperfici, che sono 2D e quindi più sottili dei tipici metamateriali 3D. I meta-ologrammi risultanti hanno la massima efficienza, 18% (definito come la potenza totale dell'immagine ricostruita divisa per la potenza del laser incidente), di qualsiasi ologramma realizzato utilizzando metamateriali fino ad oggi.

Il meta-ologramma è costituito da molte minuscole nanocroci d'oro. Ogni pixel nel meta-ologramma da 100 x 100 pixel è costruito con una matrice 6 x 6 di nanobarre d'oro, e i pixel nanorod della seconda immagine sono girati perpendicolarmente alla prima, risultante in una matrice 6 x 6 di nanocroci d'oro. Poiché la lunghezza di ogni nanobarra determina la fase delle onde luminose, i ricercatori hanno costruito nanobarre di quattro diverse lunghezze, ottenendo 16 combinazioni, per realizzare quattro fasi. Il progetto dimostra che la regolazione dei parametri geometrici della metasuperficie consente di modulare la fase delle onde elettromagnetiche su un ampio intervallo di frequenze.

"Con un'ampia gamma di lunghezze d'onda operative, l'ologramma ha un alto potenziale come ologramma a colori, " coautore Din Ping Tsai, Direttore del Centro di ricerca per le scienze applicate presso l'Academia Sinica di Taipei, Taiwan, detto Phys.org . Tsai è anche professore di fisica alla National Taiwan University di Taipei, Taiwan.

"Le due immagini sono generate da due polarizzazioni ortogonali. Pertanto, abbiamo semplicemente progettato le immagini di un oggetto con due diversi angoli di visione sotto l'illuminazione di due polarizzazioni ortogonali. Le immagini diventeranno 3D poiché lo spettatore indossa gli occhiali 3D con polarizzazione convenzionale. Questo design aumenta la quantità di informazioni memorizzate nel nostro ologramma proposto, poiché l'informazione può essere letta da una coppia di onde incidenti polarizzate perpendicolarmente, che è molto utile per la visualizzazione e l'archiviazione dei dati."

Per dimostrare il meta-ologramma, i ricercatori hanno ricostruito le immagini "NTU" (National Taiwan University di Taipei, Taiwan) e "RCAS" (Centro di ricerca per le scienze applicate presso l'Academia Sinica di Taipei, Taiwan), originariamente ripreso da una camera CCD sotto luce polarizzata x e y, rispettivamente. Potrebbero ricostruire le immagini usando diverse lunghezze d'onda della luce, dimostrando la funzionalità a banda larga del meta-ologramma. Come mostrato nei video, le immagini possono essere ricostruite singolarmente controllando la polarizzazione dei laser. Inoltre, le immagini possono essere ricostruite anche da una sorgente luminosa incoerente.

I ricercatori si aspettano che l'efficienza del meta-ologramma possa essere ulteriormente migliorata utilizzando più di quattro diverse lunghezze di nanobarre per aumentare il numero di livelli di fase.

"Il nostro futuro piano di ricerca è sviluppare un ologramma con colori RGB e dispositivi attivi a controllo di fase con una frequenza di commutazione molto più grande di quella di un modulatore di luce spaziale, " disse Tsai.

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