Un team di ricercatori ha sviluppato un nuovo tipo di ologramma, noto come “metaologrammi”, in grado di proiettare più immagini ad alta fedeltà prive di diafonia. Questa innovazione apre la strada alle tecnologie di prossima generazione, tra cui display di realtà virtuale/aumentata (AR/VR), archiviazione di informazioni e crittografia delle immagini.
Cosa sono i metaologrammi?
I metaologrammi offrono numerosi vantaggi rispetto agli ologrammi tradizionali, tra cui una larghezza di banda operativa più ampia, una risoluzione delle immagini più elevata, un angolo di visione più ampio e dimensioni più compatte. Tuttavia, una sfida importante per i metaologrammi è stata la loro limitata capacità di informazione che consente di proiettare solo poche immagini indipendenti.
I metodi esistenti tipicamente possono fornire un numero limitato di canali di visualizzazione e spesso soffrono di diafonia tra i canali durante le proiezioni di immagini. Per superare questa limitazione, la nuova ricerca ha introdotto un approccio innovativo basato sulla strategia di progettazione della traduzione del k-spazio, consentendo a più immagini target di passare senza soluzione di continuità dallo stato “visualizzato” a quello “nascosto”.
Lo studio
I metaologrammi proposti utilizzano il metodo di codifica della fase geometrica e sono costituiti da milioni di nanopilastri di polisilicio su scala sub-lunghezza d’onda, ciascuno dei quali misura circa 100 nm, tutti identici nelle dimensioni ma con angoli di rotazione spazialmente variabili.
Il dispositivo incorpora inoltre una guida d’onda in vetro planare per convogliare la luce incidente e sfrutta proprietà come la polarizzazione e l’angolo per commutare la proiezione di un massimo di sei immagini uniche ad alta fedeltà senza diafonia. Inoltre, i ricercatori hanno creato metaologrammi a colori a due canali e persino un metaologramma a diciotto canali utilizzando una combinazione di diverse tecniche di multiplexing.
Questa innovazione ha il potenziale per migliorare significativamente i display AR/VR consentendo la proiezione di scene più complesse e realistiche. È promettente anche per le applicazioni nella crittografia delle immagini, in cui le informazioni sono codificate in più canali olografici per una maggiore sicurezza.
La ricerca rappresenta un significativo passo avanti nello sviluppo di metaologrammi ad alte prestazioni con una capacità di informazione notevolmente aumentata. Questo studio ha aperto la strada a nuove e interessanti possibilità in vari campi, dai display avanzati alla crittografia e all’archiviazione delle informazioni.
Conclusioni
Gli ologrammi basati sulla metasuperficie, o metaologrammi, offrono vantaggi unici tra cui una migliore qualità dell’immagine, un campo visivo ampliato, dimensioni compatte del sistema e un’ampia larghezza di banda operativa.
I metaologrammi multicanale, in grado di passare tra più immagini proiettate in base alle proprietà della luce illuminante come lo stato di polarizzazione e l’angolo di incidenza, sono emersi come una soluzione promettente per realizzare display olografici commutabili e dinamici. Tuttavia, i progetti esistenti in genere devono affrontare sfide quali canali multiplexing limitati e diafonia indesiderata, che ne limitano fortemente l’uso pratico.
Gli sviluppatori hanno presentato un nuovo tipo di metaologramma multicanale basato su guida d’onda, che supportano sei canali di visualizzazione olografici indipendenti e completamente privi di diafonia, multiplexati simultaneamente dalla rotazione e dall’angolo della luce incidente guidata all’interno della guida d’onda di vetro.
Gli esperti hanno utilizzato una strategia di traduzione dello spazio k che consente a ciascuna delle sei distinte immagini target di essere traslate selettivamente dalla regione delle onde evanescenti al centro della regione delle onde di propagazione e proiettate nello spazio libero senza diafonia, quando il metaologramma è illuminato da un luce guidata con rotazione e angolo azimutale specifici.
Inoltre, personalizzando le immagini target codificate, implementiamo un metaologramma indipendente dalla polarizzazione a tre canali e un metaologramma a colori (RGB) a due canali.
Non solo, il numero di canali di multiplexing può essere ulteriormente aumentato espandendo la regione del periodo centrale del k -spazio o combinando la strategia di traduzione del k -spazio con altre tecniche di multiplexing come il multiplexing del momento angolare orbitale. Il nostro lavoro fornisce un nuovo approccio verso la realizzazione di elementi ottici olografici compatti e ad alte prestazioni con notevole capacità di informazione, aprendo strade per applicazioni in display AR/VR, crittografia di immagini e archiviazione di informazioni.
Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista eLight.
