(Phys.org) —Los hologramas han atraído gran atención por su capacidad para producir una imagen realista en 3D de un objeto al registrar el campo de luz del objeto y luego reconstruir el campo de luz en una superficie 2D. Ahora, los investigadores han fabricado un holograma utilizando metamateriales que pueden producir imágenes holográficas duales de diferentes colores en una sola superficie. Las dos imágenes son generadas por dos polarizaciones ortogonales, mientras que los colores son producidos por el amplio rango de longitud de onda de operación del holograma.

Los investigadores, Wei Ting Chen, et al., de instituciones en Taiwán, los Estados Unidos, Porcelana, y Singapur, han publicado un artículo sobre el metaholograma en un número reciente de Nano letras .

Los investigadores explican que la tecnología actual de hologramas está limitada por los materiales, que funcionan solo en una pequeña región del espectro electromagnético. Recientemente, los investigadores han recurrido a los metamateriales, materiales construidos artificialmente con estructuras de sublongitud de onda, para crear hologramas porque operan en un rango más amplio de frecuencias. Sin embargo, los metamateriales son voluminosos, lo que significa que la luz tiene que viajar una gran distancia a través de ellos. Gran parte de la luz se absorbe, resultando en bajas eficiencias para reconstrucciones de imágenes.

Aquí, los investigadores han fabricado un holograma basado en una subcategoría de metamateriales llamados metasuperficies, que son 2D y por lo tanto más delgados que los típicos metamateriales 3D. Los metahologramas resultantes tienen la mayor eficiencia, 18% (definido como la potencia total de la imagen reconstruida dividida por la potencia del láser incidente), de cualquier holograma realizado con metamateriales hasta la fecha.

El metaholograma consta de muchas nanocruces de oro diminutas. Cada píxel del metaholograma de 100 x 100 píxeles está construido con una matriz de nanobarras de oro de 6 x 6, y los píxeles de nanovarilla de la segunda imagen se vuelven perpendiculares a la primera, resultando en una matriz de 6 x 6 nanocruces de oro. Dado que la longitud de cada nanobarra determina la fase de las ondas de luz, los investigadores construyeron nanobarras de cuatro longitudes diferentes, produciendo 16 combinaciones, para lograr cuatro fases. El diseño demuestra que el ajuste de los parámetros geométricos de la metasuperficie permite modular la fase de las ondas electromagnéticas en un amplio rango de frecuencias.

"Con un amplio rango de longitud de onda de funcionamiento, el holograma tiene un alto potencial como holograma a todo color, "coautor Din Ping Tsai, Director del Centro de Investigación de Ciencias Aplicadas de la Academia Sinica en Taipei, Taiwán dicho Phys.org . Tsai también es profesor de física en la Universidad Nacional de Taiwán en Taipei, Taiwán.

"Las dos imágenes se generan mediante dos polarizaciones ortogonales. Por lo tanto, simplemente diseñamos las imágenes de un objeto con dos ángulos de visión diferentes bajo la iluminación de dos polarizaciones ortogonales. Las imágenes se convertirán en 3D a medida que el espectador use gafas 3D de polarización convencionales. Este diseño aumenta la cantidad de información almacenada en nuestro holograma propuesto, dado que la información puede ser leída por un par de ondas incidentes polarizadas perpendicularmente, que es muy útil para la visualización y el almacenamiento de datos ".

Para demostrar el metaholograma, los investigadores reconstruyeron las imágenes "NTU" (Universidad Nacional de Taiwán en Taipei, Taiwán) y "RCAS" (Centro de Investigación de Ciencias Aplicadas de la Academia Sinica en Taipei, Taiwán), tomado originalmente por una cámara CCD con luz polarizada xey, respectivamente. Podrían reconstruir las imágenes utilizando diferentes longitudes de onda de luz, demostrando la funcionalidad de banda ancha del metaholograma. Como se muestra en los videos, las imágenes se pueden reconstruir individualmente controlando la polarización de los láseres. Es más, las imágenes también pueden reconstruirse con una fuente de luz incoherente.

Los investigadores esperan que la eficiencia del metaholograma pueda mejorarse aún más mediante el uso de más de cuatro longitudes diferentes de nanobarras para aumentar el número de niveles de fase.

"Nuestro plan de investigación futuro es desarrollar un holograma con colores RGB y dispositivos activos controlados por fase con una frecuencia de conmutación mucho mayor que la de un modulador espacial de luz, "Dijo Tsai.

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