В Optica, журнале Оптического общества для исследований с высокой степенью воздействия, исследователи из Университета Дьюка, США, описывают, как они кодировали многоцветное изображение на голограмме размером 300 на 300 микрон в двумерной волноводной структуре, очень тонкой структуре, которая направляет свет. Компьютерная голограмма создает сложные многоцветные голографические изображения, когда решетчатый элемент связи освещается красным, зеленым и синим светом.
«Голограмма может быть выдавлена непосредственно на линзах очков дополненной реальности для проецирования изображения прямо в зрачок глаза без необходимости использования громоздких линз, светоделителей или призм», – сказал Дэниел Л. Маркс, член исследовательской группы. "Его также можно использовать для проецирования 3D-изображения со смартфона на стену или близлежащую поверхность."
Новый метод изготовления кодирует голограммы в материале, совместимом с интегрированной фотонной технологией.
Это означает, что голографические устройства легко массово производить с помощью тех же методов производства, которые используются для изготовления компьютерных микросхем. Элементы, создающие голограммы, могут быть встроены в крошечные устройства на основе микросхем, которые также содержат источники света, необходимые для создания трехмерных изображений.
От одного цвета до трех
Новая техника многоцветной голографии основана на компьютерных голограммах. В отличие от традиционной голографии, которая требует физического объекта и лазерных лучей для создания интерференционной картины, необходимой для формирования голографического изображения, компьютерная голография генерирует интерференционные картины в цифровом виде.
Компьютерные голограммы обеспечивают трехмерные изображения с высоким разрешением, но оказалось трудно создать их в более чем одном цвете. Команда Duke преодолела эту проблему, изготовив решетку – серию полос – и двоичную голограмму в волноводе из светочувствительного материала, известного как фоторезист. Они разработали способ объединения интерференционных картин для красного, зеленого и синего в единую двоичную голограмму.
«Одна из сложных частей создания многоцветного дисплея – это комбинирование цветов с последующим их точным разделением для создания полноцветного изображения», – сказал Чжицинь Хуанг, первый автор статьи. «С нашим подходом все это делается за один шаг на одной поверхности без каких-либо светоделителей или призм. Это делает его чрезвычайно удобным для интеграции в портативные устройства."
Еще одним важным достижением стало создание голографического устройства в волноводной структуре. «Другие, кто пытался создать многоцветные компьютерные голограммы, не использовали волновод, что затрудняет интеграцию структуры в устройство», – сказал Дэвид Р. Смит, руководитель исследовательской группы. "Наш дизайн предлагает более простую и гибкую интеграцию с форм-фактором, достаточно маленьким для дополненной реальности и других дисплеев."
Одношаговые цветные изображения
Исследователи использовали свой новый метод голографии для кодирования интерференционных паттернов для статических многоцветных голограмм яблока, цветка и птицы.
Полученные голографические изображения хорошо соответствовали теоретическим предсказаниям. Хотя для демонстрации они изготовили очень маленькие голограммы, исследователи говорят, что эту технику можно легко масштабировать для создания более крупных дисплеев. Они также считают, что их подход может быть объединен с существующими технологиями, такими как те, которые используются для создания жидкокристаллических дисплеев, для создания динамических изображений.
В настоящее время исследователи работают над оптимизацией технологии за счет уменьшения потерь света структурами, кодирующими голограммы. Они также отмечают, что объединение структур в единое интегрированное устройство с лазерами было бы необходимо, чтобы сделать эту технику практичной.