Les chercheurs ont développé une nouvelle approche de l'holographie multicolore qui pourrait être utilisée pour créer des écrans couleur 3D pour les lunettes de réalité augmentée, smartphones ou affichages tête haute sans aucun composant optique encombrant.

Dans Optique , Le journal de l'Optical Society pour la recherche à fort impact, chercheurs de l'Université Duke, USA décrivent comment ils ont codé une image multicolore sur un hologramme de 300 x 300 microns dans une structure de guide d'ondes 2D, une structure très fine qui guide la lumière. L'hologramme généré par ordinateur produit des images holographiques multicolores complexes lorsque le coupleur de réseau est éclairé en rouge, lumière verte et bleue.

"L'hologramme pourrait être gravé directement sur les verres des lunettes de réalité augmentée pour projeter une image directement dans la pupille de l'œil sans nécessiter de verres encombrants, séparateurs de faisceaux ou prismes, " a déclaré Daniel L. Marks, un membre de l'équipe de recherche. "Il pourrait également être utilisé pour projeter une image 3D d'un smartphone sur un mur ou une surface à proximité."

La nouvelle méthode de fabrication code les hologrammes dans un matériau compatible avec la technologie photonique intégrée. Cela signifie que les dispositifs holographiques sont faciles à fabriquer en masse avec les mêmes méthodes de fabrication que celles utilisées pour fabriquer des puces informatiques. Les éléments de production d'hologrammes pourraient être incorporés dans de minuscules dispositifs à base de puces qui abritent également les sources lumineuses nécessaires pour créer les images 3D.

D'une couleur à trois

La nouvelle technique d'holographie multicolore est basée sur des hologrammes générés par ordinateur. Contrairement à l'holographie traditionnelle, qui nécessite un objet physique et des faisceaux laser pour créer le motif d'interférence nécessaire pour former une image holographique, l'holographie générée par ordinateur génère des motifs d'interférence numériquement.

Les hologrammes générés par ordinateur fournissent des images 3D haute résolution, mais il s'est avéré difficile de les créer dans plus d'une couleur. L'équipe Duke a surmonté ce défi en fabriquant un réseau - une série de franges - et un hologramme binaire dans un guide d'ondes constitué d'un matériau sensible à la lumière connu sous le nom de résine photosensible. Ils ont développé un moyen d'intégrer les modèles d'interférence pour le rouge, vert et bleu en un seul motif d'hologramme binaire.

"L'une des parties difficiles de la création d'un écran multicolore consiste à combiner les couleurs, puis à les séparer avec précision pour générer une image en couleur, " a déclaré Zhiqin Huang, premier auteur de l'article. "Avec notre approche, tout se fait en une seule étape sur une seule surface sans aucun séparateur de faisceau ni prisme. Cela le rend extrêmement facile à intégrer dans des appareils portables."

Une autre réalisation importante a été la création du dispositif holographique dans une structure de guide d'ondes. "D'autres qui ont essayé de créer des hologrammes multicolores générés par ordinateur n'ont pas utilisé de guide d'ondes, ce qui rend difficile l'intégration de la structure dans un dispositif, " a déclaré David R. Smith, chef de l'équipe de recherche. "Notre conception offre une intégration plus facile et plus flexible avec un facteur de forme suffisamment petit pour la réalité augmentée et d'autres écrans."

Images couleur en une seule étape

Les chercheurs ont utilisé leur nouvelle méthode d'holographie pour coder des motifs d'interférence pour les hologrammes multicolores statiques d'une pomme, une fleur et un oiseau. Les images holographiques résultantes correspondaient toutes bien aux prédictions théoriques. Bien qu'ils aient fabriqué de très petits hologrammes pour la démonstration, les chercheurs disent que la technique pourrait être facilement étendue pour créer des écrans plus grands. Ils pensent également que leur approche pourrait être intégrée aux technologies existantes, telles que celles utilisées pour fabriquer des écrans à cristaux liquides, afin de créer des images dynamiques.

Les chercheurs travaillent maintenant à optimiser la technologie en réduisant la lumière perdue par les structures qui codent les hologrammes. Ils soulignent également que l'incorporation des structures dans un seul dispositif intégré avec des lasers serait nécessaire pour rendre la technique pratique.