Wetenschap
Metahologrammen:Onderzoekers ontwikkelen een nieuw type hologram
Onderzoekers hebben een nieuw type hologram ontwikkeld, bekend als 'metahologrammen', dat meerdere hifi-beelden kan projecteren zonder overspraak. Deze doorbraak maakt de weg vrij voor technologieën van de volgende generatie, waaronder virtual/augmented reality (AR/VR)-schermen, informatieopslag en beeldversleuteling.
Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift eLight .
Metahologrammen bieden verschillende voordelen ten opzichte van traditionele hologrammen, waaronder een grotere operationele bandbreedte, een hogere beeldresolutie, een grotere kijkhoek en een compacter formaat. Een grote uitdaging voor metahologrammen is echter hun beperkte informatiecapaciteit, waardoor slechts enkele onafhankelijke afbeeldingen kunnen worden geprojecteerd.
Bestaande methoden kunnen doorgaans een klein aantal weergavekanalen bieden en hebben vaak last van overspraak tussen kanalen tijdens beeldprojecties.
Om deze beperking te overwinnen introduceert het nieuwe onderzoek een innovatieve aanpak gebaseerd op de k-ruimte-vertaalontwerpstrategie, waardoor meerdere doelafbeeldingen naadloos kunnen schakelen tussen "weergegeven" en "verborgen" toestanden. Het voorgestelde metahologram maakt gebruik van de geometrische fasecoderingsmethode en bestaat uit miljoenen poly-silicium nanopilaren op subgolflengteschaal, die elk ongeveer 100 nm meten, allemaal identiek in grootte maar met ruimtelijk variërende rotatiehoeken.
Het apparaat bevat verder een vlakke glazen golfgeleider om invallend licht over te brengen en maakt gebruik van eigenschappen zoals polarisatie en hoek om de projectie van maximaal zes unieke hifi-beelden zonder overspraak te schakelen. Bovendien hebben de onderzoekers een tweekanaals kleurenmetahologram en zelfs een achttienkanaals metahologram gemaakt met behulp van een combinatie van verschillende multiplextechnieken.
-
(a) Schematisch diagram van het experimentele systeem voor beeldvorming in één kleur. (b) Experimentele resultaten van het op golfgeleiders gebaseerde zeskanaals-metahologram. Zes overspraakvrije holografische afbeeldingen (hoofdletters "A" tot "F") worden selectief geprojecteerd wanneer het metahologram wordt verlicht door geleid invallend licht met verschillende azimuthoeken (0°, 60° en 120°) en spintoestanden (rechts circulaire polarisatie en linkse circulaire polarisatie). Credits:Zeyang Liu, Hao Gao, Taigao Ma, Vishva Ray, Niu Liu, Xinliang Zhang, L. Jay Guo en Cheng Zhang -
(a) Schematisch diagram van het experimentele systeem voor beeldvorming in kleur. (b) Experimentele resultaten van het op golfgeleiders gebaseerde metahologram in kleur. Twee overspraakvrije holografische beelden in kleur ("lila" en "roze") worden selectief geprojecteerd wanneer het metahologram gelijktijdig wordt verlicht door rood, groen en blauw geleid invallend licht, allemaal met rechtse circulaire polarisatie of linkse circulaire polarisatie. Credits:Zeyang Liu, Hao Gao, Taigao Ma, Vishva Ray, Niu Liu, Xinliang Zhang, L. Jay Guo en Cheng Zhang
Deze innovatie heeft het potentieel om AR/VR-weergaven aanzienlijk te verbeteren door de projectie van complexere en realistischere scènes mogelijk te maken. Het is ook veelbelovend voor toepassingen in beeldversleuteling, waarbij de informatie wordt gecodeerd in meerdere holografische kanalen voor verbeterde beveiliging.
Het onderzoek is een belangrijke stap voorwaarts in de ontwikkeling van hoogwaardige metahologrammen met een enorm verhoogde informatiecapaciteit. Deze studie maakt de weg vrij voor opwindende nieuwe mogelijkheden op verschillende gebieden, van geavanceerde beeldschermen tot informatie-encryptie en informatie-opslag.