Оптична пастка допомогла створити кольорову тривимірну голограму

Американські вчені навчилися створювати тривимірні кольорові голограми, схожі на скульптури. Для цього вони швидко переміщали непрозору частинку за допомогою оптичної пастки і освітлювали її лазерами різних кольорів. Створені зображення досягають розміру декількох сантиметрів і можуть змінюватися з частотою до тринадцяти кадрів на секунду. Стаття опублікована в.


Вперше голограми - тривимірні зображення об'єктів - навчився отримувати в 1947 році угорський фізик Денеш Габор. У запропонованій ним схемі використовувалися когерентні пучки світла, що дозволяло записувати не тільки амплітуду, але і фазу хвиль. Надалі схему Габора вдосконалили, проте принцип створення голограм в цілому залишився колишнім. Подібні голограми зараз широко використовуються - наприклад, їх можна знайти на акцизних марках. Тим не менш, у них є серйозний недолік: голографічне зображення можна спостерігати тільки в обмеженому діапазоні кутів, його не можна покрутити і розглянути з усіх боків. Ці голограми зовсім не схожі на об'ємні зображення з наукової фантастики.


З іншого боку, останнім часом вчені запропонували кілька способів виготовлення об'ємних дисплеїв (volumetric display) - пристроїв, які дозволяють отримувати по-справжньому тривимірні голограми, схожі на скульптури. У таких пристроях світло розсіюється не на платівці, а безпосередньо на точках, що формують зображення (грубо кажучи, на палицях, що парять у повітрі). На даний момент вчені розробили кілька типів подібних дисплеїв, в їх число входять індуковані плазмові дисплеї (induced plasma displays), модифіковані повітряні дисплеї (modified air displays) і дисплеї, що використовують акустичну левітацію (acoustic levitation displays). На жаль, ці технології теж поки далекі від досконалості - плазмові дисплеї не вміють створювати кольорові зображення, а останні два типи не можуть забезпечити точність, порівнянну зі звичайною голографією.

Однак групі вчених під керівництвом Даніела Смоллі (Daniel Smalley) з Університету Брігама Янга вдалося розробити об'ємний дисплей, який створює кольорові зображення з роздільною здатністю близько десяти мікрометрів. Для цього вони укладали непрозору частинку розміром кілька мікрометрів в «оптичну пастку» (optical trap), використовуючи похилий астигматизм і сферичні аберації лазерного випромінювання з довжиною хвилі 405 нанометрів, а потім підсвічували її за допомогою паралельних різнокольорових лазерів. Це дозволяло пересувати частинку зі швидкістю до 1,8 метра в секунду і прискоренням до 58 метрів в секунду в квадраті, так що сторонній спостерігач бачив цільний об'єкт завдяки інерції зору, схожим чином зображення здається єдиною картинкою на екрані телевізора з електронно-променевою трубкою, також аналогічний ефект використовується художниками-фрізлайтерами.

За допомогою побудованої установки авторам статті вдалося програти тривимірний відеозапис з частотою близько 13 кадрів на секунду. Кожен кадр у цьому випадку складався з більш ніж шістнадцяти тисяч кольорових точок, причому мерехтіння зображення було практично непомітно для неозброєного ока. Також вчені отримали більш складні зображення (на фотографіях вище), збільшуючи час витримки до хвилини. Крім того, дисплей на основі оптичної пастки може створювати зображення об'ємом понад сто кубічних сантиметрів, а кількість доступних кольорів сягає 16 мільйонів (24-бітовий колір).

Автори статті зазначають, що для створення дисплея вони використовували комерційно доступне обладнання, і його виробництво коштує менше, ніж виробництво об'ємних дисплеїв трьох інших типів.

У квітні 2015 року в Іспанії пройшла акція протесту, в якій не брало участі жодної живої людини. Замість них на мітингу проти закону про громадянську безпеку виступило близько двох тисяч голограм демонстрантів.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND