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Os pesquisadores desenvolveram “metahologramas”, um novo tipo de holograma que pode projetar múltiplas imagens de alta fidelidade sem interferência, revolucionando potencialmente os monitores AR/VR e outras tecnologias. Esses metahologramas, que oferecem maior resolução e ângulos de visão mais amplos, usam uma estratégia inovadora de design de tradução de espaço k e codificação de fase geométrica para eliminar diafonia entre canais e aumentar a capacidade de informação. Dependendo do ângulo azimutal e do estado de polarização da luz incidente guiada, o metaholograma pode projetar seletivamente seis imagens independentes de uma única cor ou duas imagens coloridas. Crédito: Zeyang Liu, Hao Gao, Taigao Ma, Vishva Ray, Niu Liu, Xinliang Zhang, L. Jay Guo e Cheng Zhang
Novos “metahologramas” poderiam transformar as tecnologias AR/VR, permitindo a projeção de imagens de alta fidelidade e sem crosstalk, com capacidade de informação amplamente aumentada.
Os pesquisadores desenvolveram um novo tipo de hologramas, conhecidos como “metahologramas”, capazes de projetar múltiplas imagens de alta fidelidade, livres de diafonia. Esta inovação abre portas para aplicações avançadas em displays de realidade virtual e aumentada (AR/VR), armazenamento de dados e criptografia de imagens.
Os metahologramas oferecem diversas vantagens em relação aos hologramas tradicionais, incluindo largura de banda operacional mais ampla, maior resolução de imagem, ângulo de visão mais amplo e tamanho mais compacto. No entanto, um grande desafio para os metahologramas tem sido a sua limitada capacidade de informação, que só lhes permite projetar algumas imagens independentes. Os métodos existentes normalmente podem fornecer um pequeno número de canais de exibição e muitas vezes sofrem de diafonia entre canais durante as projeções de imagens.
Abordagem de pesquisa inovadora
Para superar esta limitação, a nova pesquisa introduz uma abordagem inovadora baseada na estratégia de design de tradução do espaço k, permitindo que múltiplas imagens alvo alternem perfeitamente entre os estados “exibidos” e “ocultos”.
(a) Diagrama esquemático do sistema experimental para imagens de cor única. (b) Resultados experimentais do metaholograma de seis canais baseado em guia de ondas. Seis imagens holográficas livres de crosstalk (letras maiúsculas “A” a “F”) são projetadas seletivamente quando o metaholograma é iluminado por uma luz incidente guiada com diferentes ângulos azimutais (0°, 60° e 120°) e estados de rotação (direita). polarização circular e polarização circular esquerda). Crédito: Zeyang Liu, Hao Gao, Taigao Ma, Vishva Ray, Niu Liu, Xinliang Zhang, L. Jay Guo e Cheng Zhang
O metaholograma proposto emprega o método de codificação de fase geométrica e consiste em milhões de nanopilares de poli-silício em escala de comprimento de onda, cada um medindo aproximadamente 100 nm, todos idênticos em tamanho, mas com ângulos de rotação espacialmente variados.
O dispositivo incorpora ainda um guia de ondas de vidro plano para transmitir a luz incidente e aproveita propriedades como polarização e ângulo para alternar a projeção de até seis imagens exclusivas de alta fidelidade sem diafonia.
Aplicações potenciais e implicações futuras
Além disso, os pesquisadores criaram um metaholograma colorido de dois canais e até mesmo um metaholograma de dezoito canais usando uma combinação de diferentes técnicas de multiplexação.
(a) Diagrama esquemático do sistema experimental para imagens coloridas. (b) Resultados experimentais do metaholograma colorido baseado em guia de ondas. Duas imagens holográficas coloridas sem crosstalk (“lilás” e “rosa”) são projetadas seletivamente quando o metaholograma é iluminado simultaneamente por luzes incidentes guiadas vermelhas, verdes e azuis, todas com polarização circular direita ou polarização circular esquerda. Crédito: Zeyang Liu, Hao Gao, Taigao Ma, Vishva Ray, Niu Liu, Xinliang Zhang, L. Jay Guo e Cheng Zhang
Esta inovação tem o potencial de melhorar significativamente as exibições de AR/VR, permitindo a projeção de cenas mais complexas e realistas. Também é promissor para aplicações em criptografia de imagens, onde as informações são codificadas em vários canais holográficos para maior segurança.
A pesquisa é um passo significativo no desenvolvimento de metahologramas de alto desempenho com uma capacidade de informação amplamente aumentada. Este estudo abre caminho para novas possibilidades em vários campos, desde exibições avançadas até criptografia e armazenamento de informações.
Referência: “Metassuperfície baseada em guia de onda co-multiplexado de rotação e ângulo de banda larga para projeção holográfica sem interferência de seis canais” por Zeyang Liu, Hao Gao, Taigao Ma, Vishva Ray, Niu Liu, Xinliang Zhang, L. Jay Guo e Cheng Zhang , 29 de maio de 2024, eLight.
DOI: 10.1186/s43593-024-00063-9
