Højeffektive farvehologrammer skabt ved hjælp af en metasurface lavet af nanoblokke

(Phys.org) - Ved omhyggeligt at arrangere mange nanoblokke for at danne pixels på en metasurface, forskere har demonstreret, at de kan manipulere indkommende synligt lys på den helt rigtige måde for at skabe et farve "meta-hologram." Den nye metode til oprettelse af hologrammer har en størrelsesorden højere genopbygningseffektivitet end metahologrammer i lignende farver, og har applikationer til forskellige former for 3D -farve holografiske displays og akromatiske plane objektiver.

Forskerne, Bo Wang et al ., fra Peking University og National Center for Nanoscience and Technology, både i Kina, har udgivet et papir om den nye type hologram i et nyligt nummer af Nano bogstaver .

Pixelerne på den nye metaoverflade består af tre typer nanoblokke af silicium, hvis præcise dimensioner svarer til bølgelængderne i tre forskellige farver:rød, grøn, og blå. For at øge effektiviteten for det blå lys, to identiske nanoblokke svarende til det blå lys er arrangeret i hver pixel, sammen med en nanoblock til rødt lys og en til grønt lys.

Forskerne forklarer, at hver pixel kan betragtes som et "metamolekyle", fordi det er den grundlæggende gentagelse, subbølgelængdenhed for den større metaoverflade, der udgør hele hologrammet. Metamolekylerne gør det muligt for metasurface at kontrollere lys på måder, der ikke er mulige uden moderne nanoskala design.

Når den er rød, grøn, og blå lasere belyser hologrammet, hver nanoblock manipulerer fasen med den tilsvarende farve. Forskerne forklarer, at en nøglepræstation af undersøgelsen var at minimere interaktionerne mellem nanoblokke, så nanoblokkene fungerer næsten uafhængigt af hinanden. Derefter ved at orientere nanoblokkene på forskellige måder, forskerne kunne ændre lysets fasemanipulation, resulterer i forskellige holografiske billeder.

"Vores arbejde giver en tilgang til at realisere den næsten uafhængige manipulation af fase for forskellige synlige bølgelængder i subbølgelængdeopløsning og i transmissionstilstand på grund af fraværet af interaktioner mellem nanoblokke inden for et metamolekyle, som giver mulighed for særlige funktioner, "medforfatter Yan Li, ved Peking University, fortalt Phys.org .

Forskerne demonstrerede, at nanoblock -tilgangen kan bruges til at oprette to forskellige typer hologrammer. I et akromatisk hologram, hele det rekonstruerede billede er i en farve. Ved at afbalancere den relative input af de tre farver, et bredt spektrum af farver kan opnås. I den anden type hologram, kaldet et meget spredt hologram, forskellige dele af det rekonstruerede billede har forskellige farver - f.eks. en rød blomst, grøn stilk, og blå beholder.

Det nye farvehologram har en række potentielle applikationer, hvor spektral bølgefrontmanipulation er påkrævet, såsom 3D -farvehologrammer, akromatiske linser, og anti-forfalskning af plane optiske enheder. Forskerne planlægger at forfølge disse applikationer i fremtidigt arbejde.

"Baseret på denne idé og tilgang, nye virkelige plane optiske enheder kan fremstilles til at realisere mange nye eller ekstra funktioner i fremtiden, "Weiguo Chu ved National Center for Nanoscience and Technology sagde.

© 2016 Phys.org