@ 2017.12.24 , 17:00

利用超材料的表面存储更多全息图像

利用超材料的表面存储更多全息图像
Credit 123RF

最新的技术手段,将图像信息保存到超材质的到外表面上,可以使我们能够一定的空间里存储更多全息的图像。当然,要想看到不同的全息图像,还是和以前一样,需要你从不同的角度去看它。

这项技术,用相同的材料制作多张全息图而不会损失分辨率,可以在一些引人注目的全新方向上打开应用之门。

全息成像技术已经存在半个多世纪了,可以用于为珍贵的艺术品制作全新拷贝,偶尔还出现在娱乐业或玩具业。

很多人应该都玩过利用激光制造的全息照片小玩具。只要想想老式的“光栅印刷”,价格低廉的装饰性玩具、明信片和文具盒上的可变的图案。

倾斜这些图片可以隐藏和显示不同的图像,将简单的二维形象变成一个简短的动画。但是为了使它们生效,当镜头曝光并隐藏像素的交替条纹时,需要牺牲图像一半的分辨率。

物理学家和团队负责人Andrei Faraon说:“先前在单一表面上编码两幅图像的技术,意味着将一个图像的像素与另一个图像的像素并排排列。”

而要想用现有技术达到老星战里片头里的那种三维全息通讯效果,就会出现另一种情况:不管你从哪种角度来看莉亚的全息形象,你只能看到完全相同的3D形象。直到最近为止,都是如此。

加州理工学院的物理学家和工程师们提出了一个巧妙的方法来蚀刻一种特定的材料,能让它以两种不同的方式反射入射光,从而产生截然不同的全息景象,具体取决于观察者的角度。为了达到与传统的全息照片类似的效果而又不损失细节,研究人员开发了一种特殊的氧化硅和铝的超材料关于更多超材料的信息

这一超材料是一丛微小的凸状(或柱体),每个只有几百纳米高。

改变柱体的形态属性,比如形状和尺寸,就能改变超材料反射入射光的方式。

研究人员通过调控这些特性,发现他们可以将每个突起变成一个依赖于光源角度的二元信息源。

从一个角度来看,一个柱凸实际上是一个空像素或黑点。从另一个角度来看,同样的像素可以提供与反射光相关的信息,与其他的光波发生干涉——这本来就是产生全息图像的原理。

Faraon说:“材料上的每个位置都可以发挥双重作用。这就是为什么我们能够在同一个表面上编码多个图像而不会损失分辨率的原因。”

从技术上讲,这一流程允许我们捕捉三个或更多的图像。然而,最终将有一个现实的限制,科研人员希望能做出进一步的研究。

虽然不难想象新技术的用途,但目前还没有显而易见的应用方向。这可能是一件好事,毕竟现阶段精确地规划和排列像素仍然属于密集型的劳动。

随着虚拟现实技术和其他娱乐技术的进步,人们越来越希望能够获取拟真的3D视觉效果,毫无疑问,我们将会看到全息成像技术为这种商业热度再加上一把火。

这项研究发表在《物理评论X》(Physical Review X)。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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