Elektrisk afstembare metaoverflader baner vejen mod dynamiske hologrammer

(Phys.org)—Dynamiske hologrammer tillader tredimensionelle billeder at ændre sig over tid som en film, men indtil videre er disse hologrammer stadig under udvikling. Udviklingen af ​​dynamiske hologrammer kan nu få et løft fra nyere forskning om optiske metasurfaces, en type fotonisk overflade med afstembare optiske egenskaber.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Anvendt fysik bogstaver , et team af forskere ved The Australian National University i Canberra, Australien; Friedrich Schiller University Jena i Jena, Tyskland; og Sandia National Laboratories i Albuquerque, Ny mexico, OS, har demonstreret en ny måde at tune optiske metasurfaces på.

En metasurface er et tyndt ark, der består af en periodisk række af elementer i nanoskala. De nøjagtige dimensioner af disse elementer er kritiske, da de er specielt designet til at manipulere visse bølgelængder af lys på særlige måder, der forbedrer deres elektriske og magnetiske egenskaber.

Her, forskerne demonstrerede, hvordan man manipulerer en metasflade ved at anvende en elektrisk spænding. Ved at tænde og slukke for styrespændingen, " forskerne kunne ændre den optiske transmission af metasfladen. For eksempel, de kunne indstille transmissionen fra uigennemsigtig til den gennemsigtige ordning for bestemte bølgelængder, opnåelse af en transmittansændring på op til 75 %. Spændingsafbryderen kunne også ændre fasen af ​​visse bølgelængder med op til 180°.

"Vi demonstrerer en ny teknologiplatform, der muliggør tuning af optiske metaoverflader med stor kontrast ved simpel påføring af en spænding, "Dragomir Neshev, en fysikprofessor ved The Australian National University, fortalt Phys.org . "Fra et applikationsperspektiv, det tilføjer betydningen, at vores tuning-koncept er baseret på en lignende teknologi, som bruges i kommercielle flydende krystalskærme, hvilket i vid udstrækning ville lette oversættelsen af ​​vores koncept til virkelige applikationer af tunbare metasurfaces."

Måden denne tuning fungerer på er, at spændingen fysisk ændrer elementerne i metasoverfladen. Metaoverfladen er lavet af et firkantet gitter af siliciumnanoskiver med en diameter på 600 nm indlejret i en flydende krystal. Når spændingen er "fra", " de aflange molekyler i den flydende krystal ligger parallelt med metasoverfladen. Hvis spændingen "tændes", omorienterer de flydende krystalmolekyler, så de står vinkelret på metaoverfladen. Lysbølger interagerer med metaoverfladen forskelligt afhængigt af orienteringen af ​​den flydende krystal .

Mens andre metoder til metasurface tuning er blevet foreslået, disse har forskellige ulemper, såsom at de arbejder langsomt og kræver assistance, der gør dem upraktiske til umiddelbare anvendelser. Da den nye elektrisk indstillelige metasurface fungerer hurtigt og enkelt, forskerne forventer, at metoden kan have en bred vifte af anvendelser, inklusive dynamiske hologrammer, indstillelig billeddannelse, og aktiv strålestyring.

"Med hensyn til en langsigtet vision eller inspiration til udvikling af dynamiske holografiske enheder, vi kan se næsten enhver science fiction-film, " sagde Neshev. "De fleste af dem har holografiske menneske-maskine interaktionsenheder til visualisering og kommunikationsformål, hvor hologrammet bevæger sig og ændrer sig i tid baseret på brugerinput.

"Mens vi stadig er langt fra dette mål, en realistisk mellemlang anvendelse af vores metasurfaces er justerbare linser til lasermikroskopi-applikationer og stråleformere med forbedrede funktionaliteter, såsom polarisationsselektiv respons. Aktiv strålestyring eller stråleformning kan anvendes i kommunikation eller som komponenter i optiske laboratorieopsætninger."

© 2017 Phys.org