Un team di Caltech ha trovato un modo per codificare più di un'immagine olografica in una singola superficie senza alcuna perdita di risoluzione. L'impresa ingegneristica ribalta l'ipotesi di vecchia data secondo cui una singola superficie poteva proiettare solo una singola immagine indipendentemente dall'angolo di illuminazione.

La tecnologia si basa sulla capacità di una superficie accuratamente progettata di riflettere la luce in modo diverso a seconda dell'angolo con cui la luce in entrata colpisce quella superficie.

Gli ologrammi sono immagini tridimensionali codificate in superfici bidimensionali. Quando la superficie viene illuminata con un laser, l'immagine sembra emergere dalla superficie e diventa visibile. Tradizionalmente, l'angolo con cui la luce laser colpisce la superficie è stato irrilevante:la stessa immagine sarà comunque visibile. Ciò significa che non importa come illumini la superficie, creerai solo un ologramma.

Guidato da Andrei Faraon, assistente professore di fisica applicata e scienza dei materiali presso la Divisione di Ingegneria e Scienze Applicate, il team ha sviluppato superfici in ossido di silicio e alluminio tempestate di decine di milioni di minuscoli perni di silicio, ciascuno alto solo centinaia di nanometri. (Per la scala, una ciocca di capelli umani è 100, 000 nanometri di larghezza.) Ogni nanopost riflette la luce in modo diverso a causa delle variazioni nella sua forma e dimensione, e in base all'angolo della luce in entrata.

Quest'ultima proprietà consente a ciascun post di fungere da pixel in più di un'immagine:ad esempio, agisce come un pixel nero se la luce in entrata colpisce la superficie a 0 gradi e un pixel bianco se la luce in entrata colpisce la superficie a 30 gradi.

"Ogni post può fare il doppio del dovere. È così che siamo in grado di avere più di un'immagine codificata sulla stessa superficie senza perdita di risoluzione, " dice Faraon (BS '04), autore senior di un articolo sul nuovo materiale pubblicato da Revisione fisica X il 7 dicembre

"I precedenti tentativi di codificare due immagini su una singola superficie significavano disporre i pixel per un'immagine fianco a fianco con i pixel per un'altra immagine. Questa è la prima volta che ci rendiamo conto che tutti i pixel su una superficie sono stati disponibili per ciascuna Immagine, " lui dice.

Come prova del concetto, Lo studente laureato Faraon e Caltech Seyedeh Mahsa Kamali (MS '17) ha progettato e costruito una superficie che, quando illuminata con un laser diretto (quindi, a 0 gradi) proietta un ologramma del logo Caltech ma quando illuminato da un angolo di 30 gradi proietta un ologramma del logo del Dipartimento di Interazioni Luce-Materiale finanziato dal Dipartimento di Energia nel Centro di Ricerca di Frontiera dell'Energia di Conversione dell'Energia, di cui Faraon è un investigatore principale.

Il processo è stato laborioso. "Abbiamo creato una libreria di nanopost con informazioni su come ogni forma riflette la luce ad angoli diversi. Sulla base di ciò, abbiamo assemblato le due immagini contemporaneamente, pixel per pixel, "dice Kamali, il primo autore dell'articolo Physical Review X.

Teoricamente, sarebbe anche possibile codificare tre o più immagini su un'unica superficie, anche se a un certo punto ci saranno dei limiti fondamentali e pratici. Per esempio, Kamali afferma che un solo grado di differenza nell'angolo della luce incidente probabilmente non può essere sufficiente per creare una nuova immagine di alta qualità. "Stiamo ancora esplorando fino a che punto questa tecnologia può spingersi, " lei dice.

Le applicazioni pratiche per la tecnologia includono miglioramenti alle cuffie per realtà virtuale e realtà aumentata. "Siamo ancora lontani dal vederlo sul mercato, ma è una dimostrazione importante di ciò che è possibile, "dice Faraone.