Un equipo de Caltech ha descubierto una forma de codificar más de una imagen holográfica en una sola superficie sin pérdida de resolución. La hazaña de la ingeniería anula una suposición de larga data de que una sola superficie solo podía proyectar una sola imagen independientemente del ángulo de iluminación.

La tecnología depende de la capacidad de una superficie cuidadosamente diseñada para reflejar la luz de manera diferente según el ángulo en el que la luz entrante incide en esa superficie.

Los hologramas son imágenes tridimensionales codificadas en superficies bidimensionales. Cuando la superficie se ilumina con un láser, la imagen parece desprenderse de la superficie y se vuelve visible. Tradicionalmente, el ángulo en el que la luz láser incide en la superficie ha sido irrelevante:la misma imagen será visible independientemente. Eso significa que no importa cómo ilumine la superficie, solo creará un holograma.

Dirigido por Andrei Faraon, profesor asistente de física aplicada y ciencia de los materiales en la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, el equipo desarrolló superficies de óxido de silicio y aluminio tachonadas con decenas de millones de pequeños postes de silicio, cada uno de solo cientos de nanómetros de altura. (Para escala, una hebra de cabello humano es 100, 000 nanómetros de ancho). Cada nanopost refleja la luz de manera diferente debido a variaciones en su forma y tamaño, y basado en el ángulo de la luz entrante.

Esa última propiedad permite que cada publicación actúe como un píxel en más de una imagen:por ejemplo, actuando como un píxel negro si la luz entrante incide en la superficie a 0 grados y un píxel blanco si la luz entrante incide en la superficie a 30 grados.

"Cada publicación puede cumplir una doble función. Así es como podemos tener más de una imagen codificada en la misma superficie sin pérdida de resolución, "dice Faraon (BS '04), autor principal de un artículo sobre el nuevo material publicado por Revisión física X el 7 de diciembre.

"Los intentos anteriores de codificar dos imágenes en una sola superficie significaban organizar los píxeles de una imagen uno al lado del otro con los píxeles de otra imagen. Esta es la primera vez que sabemos que todos los píxeles de una superficie estaban disponibles para cada imagen, " él dice.

Como prueba de concepto, El estudiante graduado de Faraon y Caltech Seyedeh Mahsa Kamali (MS '17) diseñó y construyó una superficie que cuando se ilumina con un láser directamente (por lo tanto, a 0 grados) proyecta un holograma del logotipo de Caltech, pero cuando se ilumina desde un ángulo de 30 grados proyecta un holograma del logotipo del Centro de Investigación de la Frontera de la Energía de las Interacciones de Luz y Material financiado por el Departamento de Energía en Conversión de Energía, del cual Faraon es investigador principal.

El proceso fue laborioso. "Creamos una biblioteca de nanopuestos con información sobre cómo cada forma refleja la luz en diferentes ángulos. Basándonos en eso, reunimos las dos imágenes simultáneamente, píxel por píxel, "dice Kamali, el primer autor del artículo de Physical Review X.

Teóricamente incluso sería posible codificar tres o más imágenes en una sola superficie, aunque habrá límites fundamentales y prácticos en cierto punto. Por ejemplo, Kamali dice que un solo grado de diferencia en el ángulo de la luz incidente probablemente no sea suficiente para crear una nueva imagen de alta calidad. "Todavía estamos explorando hasta dónde puede llegar esta tecnología, " ella dice.

Las aplicaciones prácticas de la tecnología incluyen mejoras en los cascos de realidad virtual y aumentada. "Todavía estamos muy lejos de ver esto en el mercado, pero es una demostración importante de lo que es posible, "Dice Faraon.