Новое исследование, проведенное в Сент-Эндрюсском университете, открывает путь к развитию голографических технологий, которые могут изменить сферу умных устройств, коммуникаций, игр и развлечений.
В исследовании, недавно опубликованном в журнале Light, Science and Application, ученые из Школы физики и астрономии создали новое оптоэлектронное устройство на основе голографических метаповерхностей (ГМП) и органических светоизлучающих диодов (OLED).
До сих пор голограммы создавались с помощью лазеров, однако исследователи обнаружили, что использование OLED и HMS дает более простой и компактный подход, который потенциально дешевле и проще в применении, преодолевая основные барьеры на пути более широкого использования технологии голограмм.
Органические светодиоды — это тонкопленочные устройства, которые широко используются для создания цветных пикселей в дисплеях мобильных телефонов и некоторых телевизоров. Благодаря плоской поверхности и поверхностному излучению OLED-дисплеи также применяются в новых областях, таких как оптическая беспроводная связь, биофотоника и сенсорика, где возможность интеграции с другими технологиями делает их перспективными кандидатами для создания миниатюрных световых платформ.
Голографическая метаповерхность — это тонкая плоская структура, состоящая из крошечных элементов, называемых метаатомами, размером примерно в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса. Они предназначены для управления свойствами света. С их помощью можно создавать голограммы, и они находят применение в самых разных областях, таких как хранение данных, защита от подделок, оптические дисплеи, линзы с высокой числовой апертурой — например, для оптической микроскопии — и сенсоры.
Однако впервые оба этих материала были использованы вместе для создания базового элемента голографического дисплея.
Исследователи обнаружили, что если придать каждому метаатому особую форму, чтобы контролировать свойства проходящего через него луча света, то он будет вести себя как пиксель в голографическом микроскопе. Когда свет проходит через голографический микроскоп, его свойства слегка изменяются в каждом пикселе.
Благодаря этим модификациям можно создать заранее подготовленное изображение на другой стороне, используя принцип интерференции света, при котором световые волны при взаимодействии друг с другом создают сложные узоры.
Профессор Ифор Сэмюэл из Школы физики и астрономии сказал: «Мы рады продемонстрировать это новое направление в области органических светоизлучающих диодов. Комбинируя органические светоизлучающие диоды с метаповерхностями, мы открываем новый способ создания голограмм и формирования света».
Андреа Ди Фалько, профессор нанофотоники в Школе физики и астрономии, сказал: «Голографические метаповерхности — одна из самых универсальных платформ для управления светом. Благодаря этой работе мы устранили одно из технологических препятствий, мешающих использованию метаматериалов в повседневной жизни. Этот прорыв позволит кардинально изменить архитектуру голографических дисплеев для новых областей применения, например в виртуальной и дополненной реальности».
Профессор Грэм Тернбулл из Школы физики и астрономии сказал: «Для создания простого изображения на OLED-дисплеях обычно требуются тысячи пикселей. Этот новый подход позволяет проецировать полное изображение с помощью одного OLED-пикселя!»
До сих пор исследователи могли создавать с помощью OLED-дисплеев только очень простые формы, что ограничивало их применение в некоторых областях. Однако этот прорыв открывает путь к созданию миниатюрного и высокоинтегрированного метаповерхностного дисплея.