Os pesquisadores desenvolveram uma nova abordagem para a holografia multicolorida que poderia ser usada para fazer telas coloridas 3-D para óculos de realidade aumentada, smartphones ou monitores heads-up sem quaisquer componentes ópticos volumosos.

No Optica , O jornal da Optical Society para pesquisas de alto impacto, pesquisadores da Duke University, Os EUA descrevem como codificaram uma imagem multicolor em um holograma de 300 por 300 mícrons em uma estrutura de guia de ondas 2-D, uma estrutura muito fina que orienta a luz. O holograma gerado por computador produz imagens holográficas multicoloridas complexas quando o acoplador de grade é iluminado por vermelho, luz verde e azul.

"O holograma pode ser gravado diretamente nas lentes dos óculos de realidade aumentada para projetar uma imagem diretamente na pupila do olho, sem a necessidade de lentes volumosas, divisores de feixe ou prismas, "disse Daniel L. Marks, um membro da equipe de pesquisa. "Ele também pode ser usado para projetar uma imagem 3-D de um smartphone em uma parede ou superfície próxima."

O novo método de fabricação codifica hologramas em um material compatível com a tecnologia fotônica integrada. Isso significa que os dispositivos holográficos são fáceis de fabricar em massa com os mesmos métodos de fabricação usados ​​para fazer chips de computador. Os elementos produtores de holograma podem ser incorporados em pequenos dispositivos baseados em chips que também abrigam as fontes de luz necessárias para criar as imagens 3-D.

De uma cor para três

A nova técnica de holografia multicolorida é baseada em hologramas gerados por computador. Ao contrário da holografia tradicional, que requer um objeto físico e feixes de laser para criar o padrão de interferência necessário para formar uma imagem holográfica, a holografia gerada por computador gera padrões de interferência digitalmente.

Hologramas gerados por computador fornecem imagens 3-D de alta resolução, mas provou ser difícil criá-los em mais de uma cor. A equipe da Duke superou esse desafio fabricando uma grade - uma série de franjas - e um holograma binário em um guia de ondas feito de um material sensível à luz conhecido como fotorresiste. Eles desenvolveram uma maneira de integrar os padrões de interferência para o vermelho, verde e azul em um único padrão de holograma binário.

"Uma das partes difíceis de fazer uma tela multicolorida é combinar as cores e, em seguida, separá-las com precisão para gerar uma imagem colorida, "disse Zhiqin Huang, primeiro autor do artigo. "Com a nossa abordagem, tudo isso é feito em uma única etapa em uma única superfície, sem divisores de feixe ou prismas. Isso o torna extremamente acessível para integração em dispositivos portáteis."

Outra conquista importante foi a criação do dispositivo holográfico em uma estrutura de guia de ondas. "Outros que tentaram criar hologramas multicoloridos gerados por computador não usaram um guia de ondas, o que torna um desafio integrar a estrutura em um dispositivo, "disse David R. Smith, líder da equipe de pesquisa. "Nosso design oferece integração mais fácil e flexível com um formato pequeno o suficiente para realidade aumentada e outras telas."

Imagens coloridas de etapa única

Os pesquisadores usaram seu novo método de holografia para codificar padrões de interferência para hologramas multicoloridos estáticos de uma maçã, uma flor e um pássaro. Todas as imagens holográficas resultantes combinaram bem com as previsões teóricas. Embora eles tenham fabricado hologramas muito pequenos para a demonstração, os pesquisadores dizem que a técnica poderia ser facilmente ampliada para criar telas maiores. Eles também acreditam que sua abordagem pode ser incorporada às tecnologias existentes - como as usadas para fazer telas de cristal líquido - para criar imagens dinâmicas.

Os pesquisadores agora estão trabalhando para otimizar a tecnologia, reduzindo a luz perdida pelas estruturas que codificam os hologramas. Eles também apontam que a incorporação das estruturas em um único dispositivo integrado com lasers seria necessária para tornar a técnica prática.