Uma grade de polarização Bragg de uma polegada de diâmetro difrata a luz branca de uma lanterna LED em uma tela colocada nas proximidades. Mesmo que a diferença entre a direção de entrada e saída da luz seja muito grande, a grade é altamente eficiente para um amplo conjunto de ângulos de entrada. A separação de cores extremamente grande ocorre porque a estrutura da grade tem uma estrutura periódica em nanoescala menor que o comprimento de onda da luz visível. Crédito:North Carolina State University
Pesquisadores de física e engenharia da Universidade Estadual da Carolina do Norte desenvolveram uma nova tecnologia para luz de direção que permite mais entrada de luz e maior eficiência - um desenvolvimento que promete criar sistemas de exibição de realidade aumentada mais imersivos.
Em questão estão grades de difração, que são usados para manipular a luz em tudo, desde telas eletrônicas a tecnologias de comunicação de fibra óptica.
"Até agora, redes de difração de última geração configuradas para direcionar a luz visível para grandes ângulos tiveram uma faixa de aceitação angular, ou largura de banda, de cerca de 20 graus, o que significa que a fonte de luz deve ser direcionada para a grade dentro de um arco de 20 graus, "diz Michael Escuti, professor de engenharia elétrica e da computação na NC State e autor correspondente de um artigo sobre o trabalho. "Desenvolvemos uma nova grade que expande essa janela para 40 graus, permitindo que a luz entre na grade de uma ampla gama de ângulos de entrada.
"O efeito prático disso - em telas de realidade aumentada, por exemplo - seria que os usuários teriam um maior campo de visão; a experiência seria mais envolvente, "diz Escuti, que também é o diretor de ciências da ImagineOptix Corp., que financiou o trabalho e licenciou a tecnologia.
A nova grade também é significativamente mais eficiente.
"Em grades anteriores em uma configuração comparável, uma média de 30 por cento da entrada de luz está sendo difratada na direção desejada, "diz Xiao Xiang, um Ph.D. estudante da NC State e principal autor do artigo. "Nossa nova grade difrata cerca de 75 por cento da luz na direção desejada."
Esse avanço também pode tornar as redes de fibra óptica mais eficientes em termos de energia, dizem os pesquisadores.
A nova grade alcança o avanço na largura de banda angular integrando duas camadas, que são sobrepostos de uma forma que permite que suas respostas ópticas funcionem juntas. Uma camada contém moléculas dispostas em uma "inclinação" que permite capturar 20 graus de largura de banda angular. A segunda camada está disposta em uma inclinação diferente, que captura 20 graus adjacentes de largura de banda angular.
A maior eficiência decorre de um padrão que varia suavemente na orientação das moléculas de cristal líquido na grade. O padrão afeta a fase da luz, qual é o mecanismo responsável por redirecionar a luz.
"O próximo passo para este trabalho é aproveitar as vantagens dessas grades e fazer uma nova geração de hardware de realidade aumentada, "Escuti diz.
O papel, "Grades de polarização de Bragg para largura de banda angular ampla e alta eficiência em ângulos de deflexão íngremes, "é publicado na revista Relatórios Científicos . O artigo foi coautor de Jihwan Kim, professor assistente de pesquisa de engenharia elétrica e da computação na NC State.
