Дисплей с метаповерхностью показывает десятки разных изображений на одном экране

От смартфонов и телевизоров до кредитных карт — технологии управления светом прочно вошли в нашу повседневную жизнь, и многие из них основаны на голографии. Однако традиционные голографические методики сталкиваются с ограничениями, особенно при необходимости совместить несколько изображений на одном экране с сохранением высокого качества картинки.

В Пхоханском университете науки и технологии POSTECH в Корее разработали революционное устройство, позволяющее отображать до 36 высококачественных изображений на поверхности тоньше человеческого волоса. Статья об изобретении вышла в журнале Advanced Science.

Достижение стало возможным благодаря особой наноструктуре — метаповерхности. В сотни раз тоньше человеческого волоса, она способна с ювелирной точностью управлять светом при его прохождении. Команда создала нанометровые столбики из нитрида кремния — материала, известного своей прочностью и превосходной оптической прозрачностью. Эти элементы, называемые метаатомами, позволяют тонко управлять светом на метаповерхности.

Уникальная особенность разработки состоит в том, что манипулируя цветом и поляризацией лучей, через нее можно проецировать совершенно разные изображения. Например, красный свет с левой круговой поляризацией может показать изображение яблока, а с правой круговой поляризацией — автомобиля. Используя этот метод, исследователи закодировали 36 изображений с интервалом 20 нм в видимом спектре и 8 изображений, охватывающих диапазон от видимого до ближнего инфракрасного излучения — и все это в одной метаповерхности.

Особенно замечательно в этой разработке не только упрощение процесса проектирования и изготовления, но и улучшение качества изображения. Команда устранила проблему перекрестных помех и фонового шума, применив алгоритм подавления шума, что позволило получить более четкие изображения с минимальным взаимодействием между каналами.

По его словам, благодаря масштабируемости и коммерческой жизнеспособности разработка найдет широкое применение, включая системы хранения оптических данных высокой емкости, защищенные системы шифрования и технологии отображения множества изображений.