厚度仅300纳米KAIST研发光子筛全息光学模组

  近期,韩国科学技术院(KAIST)的科研人员公开了一项关于超薄全息光学模组的新研究,其特点是采用一种布满随机方向针孔的钛薄膜制成的超高容量非周期性光子筛,可用于投射大视场角、视频帧率的大规模动态彩色全息影像。

  据了解,其光子筛采用的钛薄膜厚度仅为300纳米,并附着于一块LCD面板。KAIST科研人员在研究中采用了一块市面上现成的LCD屏幕,对角线,而光子筛上的针孔数量与LCD屏幕的像素数量一致。

  这种光子筛设计的好处很多,科研人员中在论文中解释,光子筛上针孔的随机方向指的是针孔位置与LCD像素中心位置之间的横向位移规律是连续均匀分布的。而采用非周期性光子筛的目的是扩大光学模组的光线衍射角度。此外,LCD屏幕像素与针孔之间的一一对应性,也可以让每个针孔所传输的光场得到独立调节。

  论文还指出,由于光子筛中随机方向针孔的位置和形状是固定的,因此LCD屏幕和光子筛所传输光线的规律是确定的。而且每个针孔与LCD屏幕像素的位置接近,与其他全息显示方案相比,校准所需的时间更少,过程也更简单。另外一个好处是,随机方向的针孔可减少重复全息影像出现的几率。

  不过,增大针孔衍射角度也存在一定缺点,比如背景噪音有所增强。而且由于LCD像素的有效面积将针孔大小限制在2.2微米,光子筛的透光性会比较低,目前仅为0.16%。

  据悉,科研人员称其采用的光子筛与此前的其他技术并不相同,因为大部分光子筛技术只是用于生成静态全息影像,而他们的技术则可通过随机横向位移的针孔来生成动态全息影像.另外,KAIST所研发的光学模组可通过单一的调节器来生成动态彩色全息影像,不需要普通全息技术所采用的滤色片。

  为了展示其光学技术,科研人员制作了一个三种颜色组成的旋转方块全息视频,它是通过用红绿蓝平行激光同时照亮LCD来实现的。此外,为了解决透光性问题,科研人员采取多种方法,包括:提高针孔大小,或者数量,不过针孔数量越多,对算力的要求也越大。

  目前,科研人员曾展示过一款概念验证原型模组,其采用平板波前调制器来显示视场角足够大的大规模动态全息影像,不过也可以与现有的LCD制作工艺相集成,未来可作为全息光学模组用于小型穿戴设备中。

TAG标签: 光学厚度
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