Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Волновое устройство, которое станет основой голографического макродисплея
Голографический экран, который конструирует Смолли и его команда

Голографический видеоэкран на основе кристаллов ниобата лития

Ключевые слова:  LiNbO3, Голографический видеоэкран, Диоксид теллура, Кристаллы ниобата лития

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

09 февраля 2015

Голограммы представляют собой особый вид двухмерного изображения, которые при включении создают у зрителя иллюзию трёхмерного объекта. Пиксели, составляющие каждую голограмму, особым образом рассеивают свет, который падает на них. В результате световые волны начинают взаимодействовать друг с другом и формируют объёмное изображение.

Однако обычные фотоголограммы не так интересны, как движущиеся видеоголограммы. Чтобы получить иллюзию присутствия и перемещения трёхмерного объекта, нужно использовать дисплей с пикселями, которые не просто изгибают лучи света, но и меняются с течением времени. Также размер этих пикселей должен быть близок к длине волн света, который они перенаправляют в пространстве. Проблема в том, что в настоящее время не существует простого и бюджетного способа создания таких пикселей.

Всё может измениться, когда команда инженеров из Массачусетского технологического института и Университета Бригама Янга доведёт своё исследование до логического завершения и создаст коммерческий продукт на основе своей новой технологии. Инженеры использовали дешёвые кристаллы для создания крупных голографических дисплеев, способных демонстрировать объёмные изображения в высоком разрешении.

Статья, опубликованная в издании Review of Scientific Instruments, подробно описывает процесс управления углом искривления и цветовой композицией света с помощью поверхностных акустических волн в динамической, то есть движущейся, структуре. Звучит, сложно и запутано, но на самом деле всё не так страшно.

Основной процесс, лежащий в основе технологии, протекает на поверхности дешёвых кристаллов ниобата лития (LiNbO3), которые обладают уникальными оптическими свойствами. Ранее разработчики похожих подходов опирались на дорогостоящие кристаллы диоксида теллура, стоимость одного кристалла при этом доходила до $25 тысяч. Кристаллический ниобат лития обходится всего в $2 за штуку.

Под поверхностью кристалла LiNbO3 американские химики вытравили микроскопические каналы — "волноводы". Они используются как туннели для света. У каждого волновода учёные поместили по металлическому электроду, который генерировал поверхностные акустические волны (звуковые волны, расходящиеся по поверхности кристалла, словно круги на воде).

Кристаллы ниобата лития обладают пьезоэлектрическими свойствами, а это значит, что если им (при помощи электрода) сообщить электрический заряд, то атомы в решётке кристалла начнут колебаться.

Акустические волны с определённой периодичностью изменяют строение кристалла. Из-за этого изменяется показатель преломления материала, что, в свою очередь, влияет на любую световую волну, распространяющуюся внутри подповерхностного волновода.

Для создания голографического изображения учёные направили лазерные лучи трёх цветов (красный, зеленый и синий) внутрь каждого волновода. Частоты акустических волн, проходящих через кристалл, определяли, какие цвета пропускаются поверхностью кристалла, а какие отфильтровываются.
Световые волны, которые выходят из волноводов, затем взаимодействуют друг с другом и формируют иллюзию трёхмерного объекта — голографическое изображение. В результате разработчикам удалось получить реалистичную меняющуюся во времени объёмную картинку.

В голографическом видеоэкране множество волноводов будут расположены рядом друг с другом. Ширина каждого из них составляет всего несколько микрометров, а расстояние между двумя волноводами составит несколько десятков микрометров. Для сравнения, средняя толщина человеческого волоса составляет около 100 микрометров.

"Для изготовления нашего устройства мы можем использовать уже привычные технологии, заимствованные из полупроводниковой промышленности. Так мы сможем существенно снизить себестоимость конечного продукта. Данная методика позволяет сократить стоимость производства с нескольких десятков тысяч долларов до нескольких сотен", — поясняет ведущий автор исследования Дэниел Смолли (Daniel Smalley) из Университета Бригама Янга, который также сотрудничает с MIT.

Исследователи предполагают, что они смогут сконструировать устройство, которое будет отображать 50 миллиардов пикселей в секунду. Этого достаточно для создания трёхмерных движущихся изображений в разрешении, сравнимом со стандартной чёткостью телевидения.

В данный момент Смолли и его коллеги работают над собственным проектом по созданию крупного голографического видеодисплея. Впереди у них ещё создание достаточно мощного компьютера, который сможет собирать и обрабатывать информацию об изображениях. По словам учёных, сам дисплей будет размером с комнату.


Источник: Вести



Комментарии
Приведите, пожалуйста, подробную ссылку на статью. По DOI найти не получается.
http://scitation.aip.org/content/aip/jour nal/rsi/86/2/10.1063/1.4906329

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Кристалл
Кристалл

4 февраля объявили лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке»
4 февраля в здании Минобрнауки РФ состоялась торжественное награждение лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке». 11 научно-просветительских проектов были отмечены престижной наградой.

Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии
5 февраля в Московском университете в Шуваловском корпусе МГУ состоится Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии, посвященный Международному году Периодической таблицы химических элементов, начало - 10 часов.

II Всероссийский химический диктант пройдет 18 мая 2019 года
В 2019 году периодическому закону Дмитрия Менделеева исполнится 150 лет! В честь великого открытия этот год объявлен Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Одним из наиболее ярких событий, приуроченных к этому году, станет II Всероссийский химический диктант, который пройдет 18 мая и который в этом году выходит на международный уровень. Мероприятие было анонсировано в рамках церемонии открытия Международного года Периодической таблицы химических элементов 29 января 2019 года в Париже, в штаб-квартире ЮНЕСКО.

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Российская газета: Перевернуть пирамиду. Президент РАН: как повысить наши шансы на Нобеля
Юрий Медведев
Почему Россия по числу Нобелей отстает от ведущих стран мира, уступая, например, даже маленькой Швейцарии? Замалчиваются ли достижения отечественных ученых? Почему без привлечения в науку российского бизнеса мы не сможем успешно конкурировать в борьбе за престижную научную премию? Об этом корреспондент "РГ" беседует с президентом РАН Александром Сергеевым, который побывал в Стокгольме на вручении Нобелевских премий и поделился своими впечатлениями.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.