Forscher haben einen neuen Hologrammtyp entwickelt, die sogenannten „Metahologramme“, die mehrere hochauflösende Bilder ohne Übersprechen projizieren können. Dieser Durchbruch ebnet den Weg für Technologien der nächsten Generation, darunter Virtual/Augmented Reality (AR/VR)-Displays, Informationsspeicherung und Bildverschlüsselung.
Die Arbeit ist veröffentlicht im Journal eLicht.
Metahologramme bieten gegenüber herkömmlichen Hologrammen mehrere Vorteile, darunter eine größere Betriebsbandbreite, eine höhere Bildauflösung, einen größeren Betrachtungswinkel und eine kompaktere Größe. Eine große Herausforderung für Metahologramme ist jedoch ihre begrenzte Informationskapazität, die nur die Projektion einiger unabhängiger Bilder ermöglicht.
Vorhandene Methoden können typischerweise nur eine kleine Anzahl von Anzeigekanälen bereitstellen und leiden häufig unter Übersprechen zwischen den Kanälen während der Bildprojektion.
Um diese Einschränkung zu überwinden, führt die neue Forschung einen innovativen Ansatz ein, der auf der k-Raum-Translationsdesignstrategie basiert und es ermöglicht, mehrere Zielbilder nahtlos zwischen „angezeigten“ und „versteckten“ Zuständen zu wechseln. Das vorgeschlagene Metahologramm verwendet die Methode der geometrischen Phasenkodierung und besteht aus Millionen von Polysilizium-Nanosäulen im Subwellenlängenmaßstab, die jeweils etwa 100 nm messen und alle gleich groß sind, aber räumlich unterschiedliche Drehwinkel aufweisen.
Das Gerät enthält außerdem einen planaren Glaswellenleiter zur Übertragung des einfallenden Lichts und nutzt Eigenschaften wie Polarisation und Winkel, um die Projektion von bis zu sechs einzigartigen hochauflösenden Bildern ohne Übersprechen umzuschalten. Darüber hinaus haben die Forscher mithilfe einer Kombination verschiedener Multiplexing-Techniken ein Zweikanal-Vollfarb-Metahologramm und sogar ein Achtzehnkanal-Metahologramm erstellt.
Diese Innovation hat das Potenzial, AR/VR-Displays deutlich zu verbessern, indem sie die Projektion komplexerer und realistischerer Szenen ermöglicht. Sie ist auch für Anwendungen in der Bildverschlüsselung vielversprechend, bei der die Informationen zur Erhöhung der Sicherheit in mehreren holografischen Kanälen kodiert werden.
Die Forschung ist ein bedeutender Fortschritt bei der Entwicklung hochleistungsfähiger Metahologramme mit enorm gesteigerter Informationskapazität. Diese Studie ebnet den Weg für spannende neue Möglichkeiten in verschiedenen Bereichen, von fortschrittlichen Displays bis hin zur Informationsverschlüsselung und Informationsspeicherung.
Mehr Informationen:
Zeyang Liu et al., Breitbandige Spin- und Winkel-Comultiplex-Metaoberfläche auf Wellenleiterbasis für sechskanalige, übersprechfreie holografische Projektion, eLicht (2024). DOI: 10.1186/s43593-024-00063-9