I ricercatori hanno sviluppato un nuovo approccio all'olografia multicolore che potrebbe essere utilizzato per realizzare display a colori 3D per occhiali per realtà aumentata, smartphone o display heads-up senza componenti ottici ingombranti.
In ottica , La rivista della Optical Society per la ricerca ad alto impatto, ricercatori della Duke University, Gli Stati Uniti descrivono come hanno codificato un'immagine multicolore su un ologramma di 300 x 300 micron in una struttura a guida d'onda 2D, una struttura molto sottile che guida la luce. L'ologramma generato dal computer produce immagini olografiche multicolori complesse quando l'accoppiatore a reticolo è illuminato di rosso, luce verde e blu.
"L'ologramma potrebbe essere impresso direttamente sulle lenti degli occhiali per realtà aumentata per proiettare un'immagine direttamente nella pupilla dell'occhio senza richiedere lenti ingombranti, divisori di raggio o prismi, " ha detto Daniel L. Marks, un membro del gruppo di ricerca. "Potrebbe anche essere utilizzato per proiettare un'immagine 3D da uno smartphone su una parete o su una superficie vicina".
Il nuovo metodo di fabbricazione codifica gli ologrammi in un materiale compatibile con la tecnologia fotonica integrata. Ciò significa che i dispositivi olografici sono facili da produrre in serie con gli stessi metodi di fabbricazione utilizzati per realizzare i chip dei computer. Gli elementi che producono l'ologramma potrebbero essere incorporati in minuscoli dispositivi basati su chip che ospitano anche le sorgenti luminose necessarie per creare le immagini 3D.
Da un colore a tre
La nuova tecnica dell'olografia multicolore si basa su ologrammi generati al computer. A differenza dell'olografia tradizionale, che richiede un oggetto fisico e raggi laser per creare il modello di interferenza necessario per formare un'immagine olografica, L'olografia generata dal computer genera modelli di interferenza in modo digitale.
Gli ologrammi generati dal computer forniscono immagini 3D ad alta risoluzione, ma si è rivelato difficile crearli in più di un colore. Il team di Duke ha superato questa sfida fabbricando un reticolo, una serie di frange, e un ologramma binario in una guida d'onda realizzata con un materiale fotosensibile noto come fotoresist. Hanno sviluppato un modo per integrare i modelli di interferenza per il rosso, verde e blu in un unico modello di ologramma binario.
"Una delle parti difficili della realizzazione di un display multicolore è combinare i colori e quindi separarli con precisione per generare un'immagine a colori, " disse Zhiqin Huang, primo autore del saggio. "Con il nostro approccio, tutto questo viene eseguito in un unico passaggio su un'unica superficie senza divisori di fascio o prismi. Ciò lo rende estremamente suscettibile di integrazione in dispositivi portatili".
Un altro importante risultato è stato la creazione del dispositivo olografico in una struttura a guida d'onda. "Altri che hanno provato a creare ologrammi multicolori generati dal computer non hanno usato una guida d'onda, il che rende difficile integrare la struttura in un dispositivo, " ha detto David R. Smith, capo del gruppo di ricerca. "Il nostro design offre un'integrazione più semplice e flessibile con un fattore di forma sufficientemente piccolo per la realtà aumentata e altri display".
Immagini a colori in un unico passaggio
I ricercatori hanno utilizzato il loro nuovo metodo olografico per codificare modelli di interferenza per ologrammi multicolori statici di una mela, un fiore e un uccello. Le immagini olografiche risultanti corrispondevano tutte bene alle previsioni teoriche. Sebbene abbiano fabbricato ologrammi molto piccoli per la dimostrazione, i ricercatori affermano che la tecnica potrebbe essere facilmente ampliata per creare display più grandi. Ritengono inoltre che il loro approccio possa essere integrato con le tecnologie esistenti, come quelle utilizzate per realizzare schermi a cristalli liquidi, per creare immagini dinamiche.
I ricercatori stanno ora lavorando per ottimizzare la tecnologia riducendo la luce persa dalle strutture che codificano gli ologrammi. Sottolineano inoltre che sarebbe necessario incorporare le strutture in un unico dispositivo integrato con i laser per rendere pratica la tecnica.
