(Phys.org) —Hologrammen hebben veel aandacht getrokken vanwege hun vermogen om een ​​realistisch 3D-beeld van een object te produceren door het lichtveld van het object vast te leggen en later het lichtveld te reconstrueren op een 2D-oppervlak. Nu hebben onderzoekers een hologram gefabriceerd met behulp van metamaterialen die dubbele holografische afbeeldingen van verschillende kleuren op een enkel oppervlak kunnen produceren. De twee afbeeldingen worden gegenereerd door twee orthogonale polarisaties, terwijl de kleuren worden geproduceerd door het brede golflengtebereik van het hologram.

De onderzoekers, Wei Ting Chen, et al., van instellingen in Taiwan, de VS, China, en Singapore, hebben een paper over het meta-hologram gepubliceerd in een recent nummer van Nano-letters .

De onderzoekers leggen uit dat de huidige hologramtechnologie wordt beperkt door de materialen, die alleen in een klein gebied van het elektromagnetische spectrum werken. Onlangs, onderzoekers hebben zich tot metamaterialen gewend, kunstmatig geconstrueerde materialen met subgolflengtestructuren, om hologrammen te creëren omdat ze over een groter frequentiebereik werken. Echter, metamaterialen zijn omvangrijk, wat betekent dat het licht er een lange afstand doorheen moet reizen. Veel van het licht wordt geabsorbeerd, wat resulteert in lage efficiëntie voor beeldreconstructies.

Hier, de onderzoekers hebben een hologram gefabriceerd op basis van een subcategorie van metamaterialen die meta-oppervlakken worden genoemd, die 2D zijn en daarom dunner dan typische 3D-metamaterialen. De resulterende meta-hologrammen hebben de hoogste efficiëntie, 18% (gedefinieerd als het totale vermogen van het gereconstrueerde beeld gedeeld door het vermogen van de invallende laser), van elk hologram dat tot nu toe met metamaterialen is gemaakt.

Het meta-hologram bestaat uit vele kleine gouden nanokruisjes. Elke pixel in het 100 x 100-pixel meta-hologram is geconstrueerd met een 6 x 6 array van gouden nanostaafjes, en de nanostaafpixels van de tweede afbeelding staan ​​loodrecht op de eerste, resulterend in een 6 x 6 reeks gouden nanokruisen. Aangezien de lengte van elke nanostaaf de fase van de lichtgolven bepaalt, de onderzoekers construeerden nanostaafjes van vier verschillende lengtes, 16 combinaties opleverend, vier fasen te realiseren. Het ontwerp laat zien dat het afstemmen van de geometrische parameters van het meta-oppervlak het mogelijk maakt om de fase van de elektromagnetische golven over een breed frequentiebereik te moduleren.

"Met een breed werkingsgolflengtebereik, het hologram heeft een hoog potentieel als full-color hologram, " co-auteur Din Ping Tsai, Directeur van het Research Centre for Applied Sciences aan de Academia Sinica in Taipei, Taiwan, vertelde Phys.org . Tsai is ook hoogleraar natuurkunde aan de National Taiwan University in Taipei, Taiwan.

"De twee afbeeldingen worden gegenereerd door twee orthogonale polarisaties. Daarom is we ontwierpen eenvoudig de afbeeldingen van één object met twee verschillende kijkhoeken onder de verlichting van twee orthogonale polarisaties. De beelden worden 3D als de kijker een conventionele polarisatie 3D-bril draagt. Dit ontwerp vergroot de hoeveelheid informatie die is opgeslagen in ons voorgestelde hologram, aangezien de informatie kan worden uitgelezen door een paar loodrecht gepolariseerde invallende golven, wat erg handig is voor weergave en gegevensopslag."

Om het metahologram te demonstreren, de onderzoekers reconstrueerden de afbeeldingen "NTU" (National Taiwan University in Taipei, Taiwan) en "RCAS" (Onderzoekscentrum voor Toegepaste Wetenschappen aan de Academia Sinica in Taipei, Taiwan), oorspronkelijk gemaakt door een CCD-camera onder x- en y-gepolariseerd licht, respectievelijk. Ze konden de beelden reconstrueren met behulp van verschillende golflengten van licht, demonstreren van de breedbandfunctionaliteit van het metahologram. Zoals te zien is in de video's, de beelden kunnen afzonderlijk worden gereconstrueerd door de polarisatie van de lasers te controleren. Bovendien, de beelden kunnen ook worden gereconstrueerd door een onsamenhangende lichtbron.

De onderzoekers verwachten dat de efficiëntie van het metahologram verder kan worden verbeterd door meer dan vier verschillende lengtes nanostaafjes te gebruiken om het aantal faseniveaus te vergroten.

"Ons toekomstig onderzoeksplan is om een ​​hologram te ontwikkelen met RGB-kleuren en actieve fasegestuurde apparaten met een schakelfrequentie die veel groter is dan die van een ruimtelijke lichtmodulator, ' zei Tsai.

© 2014 Fysio.org. Alle rechten voorbehouden.