MIT przyniesie holografię pod strzechy

MIT przyniesie holografię pod strzechy.jpg

Naukowcy z MIT Media Lab opracowali nową formę holograficznego projektora, który może umożliwić emisję praktycznie każdego kolorowego obrazu 3D w rozdzielczości osiąganej przez wyświetlacze 2D, ale przy stosunkowo dużo mniejszym zużyciu energii. Projektor zbudowany jest w oparciu o zasady przewodnictwa fal optycznych, dzięki którym udało się skonstruować przestrzenny modulator światła (SLM), stanowiący serce cyfrowej holografii. Aby wykonać modulator potrzeba około 10 dolarów, a efektem podjętego trudu jest może być obraz nadawany z częstotliwością 30 klatek na sekundę.

„A New Microscopic Principle" to zwiastun tego, co może być największą zmianą w dziedzinie przesyłu danych od wprowadzenia telewizji, a jednocześnie tytuł referatu Denisa Gabora, który w 1948 roku, zapowiedział wynalazek holografu. Chociaż stosowany był bezpośrednio w mikroskopii elektronowej , w 1960 roku musiał ustąpić laserowi.

Hologram jest rejestrowany poprzez ekspozycję światłoczułego czujnika (np. filmu fotograficznego lub matrycy CCD o wysokiej rozdzielczości) z jednoczesną emisją i odczytem niezaburzonej i koherentnej wiązki światła, stanowiącej odniesienie. Czujnik rejestruje nie obraz sceny, ale interferencję pomiędzy obrazem a odbieraną wiązką odniesienia. Tak powstał obraz interferencyjny pozwala na późniejszy odczyt nagranego obrazu.

Aby móc wyświetlić hologram, obraz interferencyjny jest ponownie odtwarzany, a koherentna wiązka światła skierowana jest w miejsce, w którym obraz ma zostać wyświetlony. Wiązka ta powinna mieć taką samą długość fali, jak w przypadku zapisu.

Aktywny wyświetlacz holograficzny jest oparty o przestrzenny modulator światła (SLM). Pozwala on zmieniać intensywność i/lub fazy wiązki światła. Prostym przykładem takiego modulatora jest dwuwymiarowy rzutnik. Dotychczasowe modulatory oparte o ciekłe kryształy oraz tablice MEMS, a także urządzenia akustyczno-optyczne, z powodu malej przepustowości nie nadawały się do emisji wideo.

Aby uniknąć tych problemów, grupa z MIT Media Lab opracowała chip SLM stworzony z niobianu litu, który tworzy anizotropową zintegrowaną optykę. W owym materiale, dzięki metodzie implementacji jonów, stworzono wąski kanał wzdłuż, którego płynie światło. Posiadając odpowiednią polaryzację, kierowane jest na SLM za pomocą falowodu. Niobian litu, który jest piezoelektrykiem, po rezonansie z falami radiowymi, generuje falę akustyczną wzdłuż powierzchni kryształu. Kiedy fale radiowe ustają, światło pozostaje w falowodzie, nie tworząc holografu. Kiedy , natomiast znów się pojawiają, oddziaływanie fal akustycznych powoduje polaryzację światła i skierowanie go w miejsce, gdzie tworzony jest obraz holograficzny. Metoda ta pozwala na odtwarzanie także kolorów.

Zespół naukowców z MIT zaprezentował holograficzny ekran, który może wyświetlać obrazy 3D o rozdzielczości około 400x400x138 pikseli przy pięciu klatkach na sekundę. Jest to obecnie prototyp, który po pracach nad uszczelnieniem falowodu będzie w stanie osiągnąć przepustowość 125 gigapikseli na sekundę, generując obraz w postaci sześcianu o boku 1500 pikseli i odświeżany co 35 milisekund.

„Co najbardziej ekscytujące w nowym chipie, to fakt, że jest to platforma oparta o falowód, wykorzystywany już dzisiaj.", powiedział Daniel Smalley, główny autor prac opublikowanych w Nature. „Jedną z jego największych zalet jest to, że może wykorzystywać wszystkie narzędzia i techniki zintegrowanej optyki. Każdy problem, który napotkamy w dalszych pracach nad wideoholografią powinno dać się rozwiązać przy pomocy dostępnych technologii."

Nie należy oczekiwać, że holograficzna telewizja już jutro zagości w naszych domach, jednak prace naukowców pokazują, że jest to jak najbardziej możliwe.

(rr)