05.04.2017 – Kategorie: IT, Technik

Komplett unterschiedliche Hologramme über ein optisches Element

harvard_web

Nicht weit von dem Ort, an dem Edwin Land, Erfinder der Polaroid-Kamera, seine wegweisenden Entdeckungen zum polarisierten Licht machte, erschließen nun Forscher von der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) das Potenzial der Polarisation weiter.

Nicht weit von dem Ort, an dem Edwin Land, Erfinder der Polaroid-Kamera, seine wegweisenden Entdeckungen zum polarisierten Licht machte, erschließen nun Forscher von der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) das Potenzial der Polarisation weiter.

Kürzlich hat ein Team unter der Leitung von Federico Capasso, Professor für angewandte Physik, mehrere holografische Bilder in einer Meta-Oberfläche kodiert, die sich separat mit unterschiedlich polarisiertem Licht erschließen lassen.

Dieser Fortschritt soll Hologramme, etwa für den Einsatz in der Betrugsbekämpfung und der Unterhaltung, verbessern und gleichzeitig dazu verhelfen, die Polarisation besser zu kontrollieren und zu messen. Die Arbeit wurde in den Physical Review Letters veröffentlicht.  

Neu an dieser Art Meta-Oberfläche sei, dass sie verschiedene Bilder, die einander nicht ähnelten, wie eine Katze und ein Hund, einbetten könne, auf sie zugreife und sie unabhängig über beliebige Polarisationszustände projiziere, so Capasso, Senior Author des Papers.

Frühere Arbeiten des Labors setzten auf gegenüber der Polarisierung sensitive Nanostrukturen, um zwei unterschiedliche Bilder in der Meta-Oberfläche zu verschlüsseln. Doch diese Bilder waren voneinander abhängig, insofern als beide zwar erzeugt wurden, aber nur eines davon im Sichtfeld erschien.

Die Meta-Oberfläche aus Titandioxid, einem weithin verfügbaren Material, besteht aus einem Arrangement von Polarisations-sensitiven Stäbchen, so genannten Nanofins, die das eintreffende Licht umlenken. Diese variieren anders als in früheren Versuchen im Hinblick auf Ausrichtung, Höhe und Dicke, abhängig von den kodierten Bildern.

Jedes Nanofin hat unterschiedliche, präzise steuerbare Polarisationseigenschaften, erklärt Noah Rubin, Co-Autor des Papers und Student am Capasso Lab. Man verwende diese Bibliothek von Elementen, um das kodierte Bild zu entwerfen.

Die Meta-Oberfläche kann mit zwei Bildern jeglicher Art kodiert und mit zwei Polarisationen, so lange deren Richtungen im rechten Winkel zueinander stehen, wieder erschlossen werden. Es sei auch möglich, unterschiedliche Funktionen einzubetten, zum Beispiel eine Linse für eine Polarisation und für eine andere ein Hologramm. Somit treffe die Arbeit eine generelle Aussage darüber, was mit Meta-Oberflächen machbar sei und sie ermögliche eine neue Optik für polarisiertes Licht.

Capasso merkt an, dass Meta-Oberflächen eine ganze Reihe von Funktionen in einem einzigen optischen Element in sich vereinen könnten, die normalerweise nur mit mehreren Komponenten zu bewerkstelligen seien.

Bild: Eine einzige Meta-Oberfläche kodiert zwei Hologramme. Wenn mit polarisiertem Licht illuminiert, erscheint das Bild eines Hundes. Mit um 90 Grad gedrehter Polarisationsrichtung erscheint das Bild einer Katze. Bild: Courtesy of The Capasso Lab/Harvard SEA.


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