Голографические головоломки типа Sci-Fi могут скоро стать реальностью
Голограммы были основной чертой научно-фантастических книг и фильмов в течение большей части прошлого века. Для оптических инженеров технология создания настоящей автономной голограммы считалась почти недосягаемой. Однако недавние события могут вскоре изменить это.
Современные потребительские голограммы не являются «истинными» автономными голограммами. По существу, то, что мы имеем сегодня, это фотографическая запись светового поля вместо изображения, образованного объективом. Эти голограммы могут быть созданы в трехмерном виде с перспективой и параллаксом, что дает изображениям реалистичные изменения в отношении перспективы наблюдателя.
Недавно в голографических технологиях произошло несколько крупных прорывов, которые приблизили нас к своему научно-фантастическому аналогу.
Самая тонкая голограмма в мире
В исследовании, опубликованном ранее на этой неделе, обсуждается работа группы исследователей, которые смогли успешно изготовить самую тонкую в мире голограмму. Исследователи, возглавляемые профессором Мин Гу из Университета RMIT в Мельбурне, Австралия, и члены Пекинского технологического института утверждают, что им удалось создать голограмму с поверхности толщиной всего нанометров.
Традиционные голограммы создаются путем модуляции светлых фаз для создания иллюзии глубины. Этим голограммам способствует принцип вмешательства. В нашем обычном голографическом устройстве у нас будет опорный луч, который сконцентрирован на поверхности записи и другой луч света, сконцентрированный на объекте. Когда два луча пересекаются друг с другом, создается интерференционная картина. Но для того, чтобы произвести эти иллюзии, голограммы должны быть такими же толстыми, как оптические длины волн, чтобы создать достаточно фазовых сдвигов.
Исследовательская группа Гу была в состоянии найти способ преодолеть традиционные ограничения толщины с помощью метаматериалов для создания тонкой пленки теллурида сурьмы для создания оптических резонансных полостей. Эти полости вызывают свет, который входит в достаточное время для отражения волн в разных фазах, что создает трехмерную иллюзию.
Что делает исследование еще более интересным, так это то, что эти голограммы не похожи на ваши традиционные автономные голограммы, так как на экране нет какого-либо ярко выраженного света. Новая голограмма работает, создавая плоские голограммы, которые обманывают ваши глаза, но имеют гораздо более высокое разрешение, делая изображения более крупными и более подробными.
Исследователи заявили, что материал можно легко изготовить с помощью 3D-печати и масштабировать. Команда понимает, что существует немало препятствий для преодоления, но она стремится исследовать тонкую пленку, которая может быть размещена над дисплеем, позволяющим проектировать голограмму, а также сделать поверхность проекции гибкой для различных применений.
Стретч-метаматериалы позволяют изменять голограммы
Почти все наши голограммы - это всего лишь записи одного изображения, хотя некоторые из них способны переключаться между несколькими изображениями. Однако это может измениться очень скоро. В еще одном недавнем издании голограмм исследователи смогли создать голографические изображения, способные изменять форму, потенциально новаторское открытие, которое могло бы привести к дальнейшим исследованиям и разработке движущихся трехмерных голограмм.
Представление формы голограммной системы. Скриншот любезно предоставлен Американским химическим обществом
Команда ученых, возглавляемая Ритешем Агарвалом из Университета Пенсильвании, создала голограмму, которая при растяжении создает разные изображения. Новый объектив был основан на исследованиях прошлого года, в результате чего была получена метаповерхностная линза из эластичного материала, состоящего из полидиметилсилоксана, который был встроен в золотые наностержни. Это исследование показало, что, растягивая поверхность метаматериала из углов, они могут эффективно изменять фокусное расстояние объектива, позволяя увеличивать.
Используя предыдущие исследования, Агарвал считал возможным создать голограмму из того же материала, который он использовал для создания объектива. Используя различные симуляции и компьютерные программы, исследователи смогли создать проекты голограмм. Команда точно выровняла золотые наностержни на кремниевую пластину в определенных узорах, которые при растяжении создавали разные изображения, а затем наносили их полидиметилсилоксаном.
Уже есть трехмерные поляризованные голограммы, которые могут создавать до двух разных изображений. К сожалению, эта технология может содержать только два изображения и требует значительного оптического оборудования для внесения корректировок. Между тем, новая растягивающая голограмма имеет размер микрометра, способна хранить три голографических изображения (что резко возрастает с размером устройства) и имеет возможность кодирования данных.
Группа продолжает свои исследования, производя многоцветные изображения, а также получая финансирование для исследования растянутой голограммы, которая может сдвигаться в ответ на электронные сигналы. Также возможно создать гораздо большую версию их эластичной голограммы, которая может содержать тысячи разных изображений, которые, в свою очередь, открывают дверь для создания анимированных голограмм.
Оригинальную исследовательскую работу можно найти здесь.
Рекомендуемое изображение используется любезностью RMIT University.