ScienceDaily
2020_281_10
Bo holografija brez leč omogočila barvne 3D zaslone za očala obogatene resničnosti in pametne telefone? Raziskovalci so razvili nov pristop k večbarvni holografiji, ki bi jo med drugim lahko uporabili za izdelavo 3D-barvnih zaslonov za očala s tako imenovano obogateno resničnostjo, pametne telefone ali naglavne zaslone brez zapletenih sistemov optičnih komponent.
V publikaciji Optica, ki jo izdaja združenje za optiko (Optical Society) v zvezi s poglobljenimi raziskavami med drugim opisujejo, kako so raziskovalci z univerze Duke v ZDA kodirali večbarvno sliko v 300×300-mikronski hologram v zelo tanki 2D valovodni strukturi, ki usmerja svetlobo. Računalniško ustvarjen hologram ustvari zapletene večbarvne holografske slike, ko je rešetkast sklopnik osvetljen z rdečo, zeleno in modro svetlobo.
“Hologram bi lahko vtisnili neposredno na leče očal z obogateno resničnostjo, da bi sliko projicirali neposredno v očesno zenico, ne da bi bile pri tem potrebne kakršnekoli leče, delilniki žarkov ali prizme,” je dejal Daniel L. Marks, član raziskovalne skupine. “Lahko bi ga uporabili tudi za projeciranje 3D slike s pametnega telefona na steno ali bližnjo površino.”
Nova metoda izdelave kodira holograme v materialu, ki je združljiv z integrirano tehnologijo fotonike. To pomeni, da bi bile holografske naprave enostavne za množično proizvodnjo z enakimi metodami izdelave, kot se uporabljajo za izdelavo računalniških čipov. Elemente, ki proizvajajo hologram, bi lahko vključili v drobne naprave, ki temeljijo na čipih, v katerih so tudi potrebni svetlobni viri za ustvarjanje 3D slik.
Od ene k trem barvam
Nova tehnika večbarvne holografije temelji na računalniško ustvarjenih hologramih. Za razliko od tradicionalne holografije, ki zahteva fizični objekt in laserske žarke, da ustvari interferenčni vzorec, ki je potreben za oblikovanje holografske slike, računalniško ustvarjena holografija generira vzorce motenj digitalno.
Računalniško ustvarjeni hologrami ponujajo 3D-slike z visoko ločljivostjo, vendar se je izkazalo, da jih je težko ustvariti v več barvah. Ekipa Duke je ta izziv premagala z izdelavo rešetke – serije obrob – in binarnega holograma v valovodu iz svetlobno občutljivega materiala, imenovanega fotoresist. Razvili so način za integracijo vzorcev rdeče, zelene in modre v en sam binarni hologramski vzorec.
“Ena od težjih nalog pri izdelavi večbarvnega zaslona je kombiniranje barv in njihovo natančno ločevanje, s čimer nastane celostna barvna slika,” je dejal Zhiqin Huang, prvi avtor prispevka. “Z našim pristopom se vse to zgodi v enem samem koraku na posamezni površini, brez kakršnih koli delilnikov svetlobnih snopov ali prizem. To ustvarja izjemne pogoje za integracijo takšnega pristopa v prenosne naprave.”
Drug pomemben dosežek je bilo ustvarjanje holografske naprave v obliki strukture valovodov. “Vsi ostali, ki so poskušali ustvariti večbarvne računalniško generirane holograme, niso uporabljali valovoda, saj predstavlja integriranje strukture valovoda v samo napravo prav poseben izziv,” je dejal David R. Smith, vodja raziskovalne skupine. “Naša rešitev ponuja enostavnejšo in bolj prilagodljivo integracijo z dovolj veliko možnostjo zmanjšanja velikosti, ki bi bila dovolj majhna za uporabo v razširjeni resničnosti in za druge podobne zaslone.”
Barvne slike v enem samem koraku
Raziskovalci so uporabili svojo novo holografsko metodo za kodiranje vzorcev motenj za statične večbarvne holograme jabolka, rože in ptice. Vse dobljene holografske slike so se dobro ujemale s teoretičnimi napovedmi. Čeprav so za demonstracijo izdelali zelo majhne holograme, raziskovalci trdijo, da bi tehniko zlahka tudi povečali in s tem ustvarili večje zaslone. Prav tako verjamejo, da bi lahko njihov pristop vključili v obstoječe tehnologije – na primer tiste, ki se uporabljajo za prikazovanje s tekočimi kristali – za ustvarjanje dinamičnih slik.
Raziskovalci si zdaj prizadevajo za optimizacijo tehnologije z zmanjšanjem svetlobe, ki se sedaj izgubi v strukturah, ki kodirajo holograme. Prav tako opozarjajo, da bi bilo za vključitev struktur v eno samo integrirano napravo potrebno uporabiti laserje, da bi bila tehnika uporabna tudi v praksi.
Povzeto po: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190124141544.htm
