Une équipe de Caltech a trouvé un moyen d'encoder plus d'une image holographique sur une seule surface sans aucune perte de résolution. L'exploit d'ingénierie renverse une hypothèse de longue date selon laquelle une seule surface ne pouvait projeter qu'une seule image quel que soit l'angle d'éclairage.

La technologie repose sur la capacité d'une surface soigneusement conçue à refléter la lumière différemment selon l'angle auquel la lumière entrante frappe cette surface.

Les hologrammes sont des images tridimensionnelles codées dans des surfaces bidimensionnelles. Lorsque la surface est éclairée avec un laser, l'image semble sortir de la surface et devient visible. Traditionnellement, l'angle auquel la lumière laser frappe la surface n'a pas d'importance - la même image sera visible malgré tout. Cela signifie que peu importe comment vous éclairez la surface, vous ne créerez qu'un seul hologramme.

Dirigé par Andrei Faraon, professeur adjoint de physique appliquée et de science des matériaux à la Division de l'ingénierie et des sciences appliquées, l'équipe a développé des surfaces d'oxyde de silicium et d'aluminium parsemées de dizaines de millions de minuscules tenons de silicium, chacun mesurant à peine des centaines de nanomètres. (Pour l'échelle, une mèche de cheveux humains vaut 100, 000 nanomètres de large.) Chaque nanopost réfléchit la lumière différemment en raison des variations de sa forme et de sa taille, et en fonction de l'angle de la lumière entrante.

Cette dernière propriété permet à chaque publication d'agir comme un pixel dans plus d'une image :par exemple, agissant comme un pixel noir si la lumière entrante frappe la surface à 0 degré et un pixel blanc si la lumière entrante frappe la surface à 30 degrés.

"Chaque poste peut faire double emploi. C'est ainsi que nous pouvons avoir plus d'une image encodée sur la même surface sans perte de résolution, " dit Faraon (BS '04), auteur principal d'un article sur le nouveau matériel publié par Examen physique X le 7 décembre.

"Les tentatives précédentes d'encoder deux images sur une même surface impliquaient de disposer les pixels d'une image côte à côte avec les pixels d'une autre image. C'est la première fois que nous savons que tous les pixels d'une surface sont disponibles pour chaque image, " il dit.

Comme preuve de concept, Faraon et l'étudiant diplômé de Caltech Seyedeh Mahsa Kamali (MS '17) ont conçu et construit une surface qui, lorsqu'elle est illuminée avec un laser directement sur (ainsi, à 0 degrés) projette un hologramme du logo Caltech, mais lorsqu'il est éclairé sous un angle de 30 degrés, projette un hologramme du logo du Department of Energy Light-Material Interactions in Energy Conversion Energy Frontier Research Center, dont Faraon est un chercheur principal.

Le processus était laborieux. « Nous avons créé une bibliothèque de nanopostes contenant des informations sur la façon dont chaque forme réfléchit la lumière sous différents angles. Sur cette base, nous avons assemblé les deux images simultanément, pixel par pixel, " dit Kamali, le premier auteur de l'article Physical Review X.

Théoriquement, il serait même possible d'encoder trois images ou plus sur une même surface, même s'il y aura des limites fondamentales et pratiques à un certain point. Par exemple, Kamali dit qu'un seul degré de différence dans l'angle de la lumière incidente ne peut probablement pas être suffisant pour créer une nouvelle image de haute qualité. "Nous explorons toujours jusqu'où cette technologie peut aller, " elle dit.

Les applications pratiques de la technologie incluent des améliorations aux casques de réalité virtuelle et de réalité augmentée. "On est encore loin de voir ça sur le marché, mais c'est une démonstration importante de ce qui est possible, " dit Faraon.