Дослідники продемонстрували, що вони можуть маніпулювати вхідним потоком світла у видимому діапазоні, уважно зібрав велику кількість наноблоків для формування пікселів на мета поверхні, так що створили кольорову «мета-голограму». Новий метод створення голограм має на порядок більше значення ефективності реконструювання ніж подібні кольорові мета-голограми, та має можливості застосування для різних типів 3D кольорових голографічних дисплеїв та ахроматичних планарних лінз.

Дослідник Bo Wang та ін.,з університету Китаю Peking та національного центру нанонауки та технології Китаю, опублікували статтю про новий тип голограм в останньому випуску журналу Nano Letters.

Пікселі на новій метаповерхні складаються з кремнієвих наноблоків трьох типів, чиї розміри точно відповідають довжині хвилі світла трьох кольорів: червоному, зеленому та синьому. Для того щоб підвищити ефективність синього світла, в кожному пікселі розміщено два ідентичних наноблока що відподають за синє світло, разом з одним наноблоком для червоного та зеленого світла.

Дослідники пояснюють що кожен піксель можна розглядати як «мета-молекулу» так як це є базовим повторювальним елементом, випромінюючим блоком (довжиною хвилі більшою за його розмір) великої метаповерхні яка формує повну голограму. Мета-молекули дозволяють метаповерхні контролювати параметри світла так як не можливо без застосування сучасного нанорозмірного дизайну.

Коли червоний, зелений та синій лазери засвічують голограму, кожен наноблок маніпулює фазою світла відповідної довжини хвилі. Як пояснюють дослідники, головним досягненням дослідження була мінімізація взаємодії між окремими наноблоками так, що наноблоки функціонують фактично незалежно один від одного. Тоді, змінюючи орієнтацію наноблоків, дослідники можуть по іншому маніпулювати фазою світла, що створює нові голографічні зображення.

(в горі зліва) Один піксель зроблено з 4-х наноблоків, (в горі справа) Схема експерименту для створення кольорової голограми (внизу) Експериментальні результати ахроматичної кольорової голограми

Як розповів соавтор праці Yan Li (праπ†ює в Пекінському та Шанхайському університетах) ) : "Наша робота дає метод реалізації найбільш незалежного контролю фази для світла різних довжин хвилі з довжиною хвилі більшою за розміри окремих елементів та режимі передачі завдяки відсутності взаємодії між наноблоками в середині однієї мета-молекули, що створює виняткову функціональність".

Вчені продемонстрували, що підхід з застосуванням наноблоків може бути використаний для створення двох різних типів голограм. В ахроматичній голограмі все реконструйоване зображення створюється одним кольором. А змінюючи відносну інтенсивність вхідного пучка світла трьох кольорів, можна досягти досить широкого спектра кольорів. У другому типі голограм, що мають назву мілкодисперсні голограми, різні частини реконструйованого зображення мають різний кольор, наприклад: квітка червона, стеблина зелена, а посудина синя.

Новий тип кольорової голограми має велику кількість потенціальних застосувань де потрібне спектральне маніпулювання хвильовим фронтом, таким як: 3D кольорові голограми, ахроматичні лінзи, плоскі оптичні прилади захисту від фальшивомонетництва. Дослідники планують реалізувати ці застосування в своїх подальших роботах.

"На основі цієї ідеї та підходу, в майбутньому, можна буде виробляти сучасні дійсно планарні оптичні прилади для реалізації новітнього та додаткового функціоналу" стверджує Лі.

P.S. На верхному зображенні показано як формується 3D голографічне зображення просвічуванням лазера метаповерхні.

За матеріалами сайту Phys.org.