В зависимости от азимутального угла и состояния поляризации направленного падающего света метаголограмма может выборочно проецировать шесть независимых одноцветных изображений или два полноцветных изображения.
Авторы и права: Цзэян Лю, Хао Гао, Тайгао Ма, Вишва Рэй, Ню Лю, Синьлян Чжан, Л. Джей Го и Чэн Чжан.

Исследователи разработали новый тип голограмм, известный как «метаголограммы», способный проецировать несколько изображений высокой точности без перекрестных помех. Этот прорыв открывает путь к технологиям следующего поколения, включая дисплеи виртуальной/дополненной реальности (AR/VR), хранение информации и шифрование изображений.

Работа опубликована в журнале eLight.

Метаголограммы обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными голограммами, включая более широкую рабочую полосу пропускания, более высокое разрешение изображения, более широкий угол обзора и более компактный размер. Однако основной проблемой метаголограмм является их ограниченная информационная емкость, позволяющая проецировать лишь несколько независимых изображений.

Существующие методы обычно могут обеспечивать небольшое количество каналов отображения и часто страдают от межканальных перекрестных помех во время проецирования изображений.

Чтобы преодолеть это ограничение, новое исследование представляет инновационный подход, основанный на стратегии проектирования перевода k-пространства, позволяющий нескольким целевым изображениям плавно переключаться между «отображаемым» и «скрытым» состояниями. Предлагаемая метаголограмма использует метод геометрического фазового кодирования и состоит из миллионов поликремниевых наностолбиков субволнового масштаба, каждый размером примерно 100 нм, идентичных по размеру, но с пространственно изменяющимися углами вращения.

Устройство также включает в себя плоский стеклянный волновод для передачи падающего света и использует такие свойства, как поляризация и угол, для переключения проекции до шести уникальных изображений высокой четкости без перекрестных помех. Кроме того, исследователи создали двухканальную полноцветную метаголограмму и даже восемнадцатиканальную метаголограмму, используя комбинацию различных методов мультиплексирования.

(а) Принципиальная схема экспериментальной системы для одноцветного изображения. 
(b) Экспериментальные результаты шестиканальной метаголограммы на основе волновода. Шесть голографических изображений без перекрестных помех (заглавные буквы от «A» до «F») выборочно проецируются, когда метаголограмма освещается направленным падающим светом с разными азимутальными углами (0 °, 60 ° и 120 °) и состояниями вращения (правый), круговая поляризация и левая круговая поляризация.
Авторы и права: Цзэян Лю, Хао Гао, Тайгао Ма, Вишва Рэй, Ню Лю, Синьлян Чжан, Л. Джей Го и Чэн Чжан.

(а) Принципиальная схема экспериментальной системы для полноцветной визуализации.
(b) Экспериментальные результаты полноцветной метаголограммы на основе волновода. Два полноцветных голографических изображения без перекрестных помех («сиреневое» и «розовое») выборочно проецируются, когда метаголограмма одновременно освещается красным, зеленым и синим направленным падающим светом, имеющим правую круговую поляризацию или левую круговую поляризацию.
Авторы и права: Цзэян Лю, Хао Гао, Тайгао Ма, Вишва Рэй, Ню Лю, Синьлян Чжан, Л. Джей Го и Чэн Чжан.

Это нововведение может значительно улучшить дисплеи AR/VR, позволяя проецировать более сложные и реалистичные сцены. Он также перспективен для приложений шифрования изображений, где информация кодируется в несколько голографических каналов для повышения безопасности.

Исследование является значительным шагом вперед в разработке высокопроизводительных метаголограмм со значительно увеличенной информационной емкостью. Это исследование открывает путь к новым захватывающим возможностям в различных областях: от современных дисплеев до шифрования и хранения информации.