Открытие в голографии: как жидкие кристаллы меняют поляризацию света и защиту данных

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

В мире, где границы реального и виртуального всё более размываются, наука не перестаёт удивлять нас своими инновациями. Одной из таких является недавний прорыв в области управления поляризацией света — фундаментальном свойстве, которое открывает новые горизонты в технологиях дополненной реальности, хранения данных и шифрования.


Схематические иллюстрации скалярной и векторной ЖХ-голографии. скалярная ЖХ-голография. Голографическое изображение (кошка) реконструируется со случайным фазовым распределением (φR) при освещении ЖКП-лампой. (b) Векторная ЖХ-голография. Мы пространственно мультиплексируем ЖК-голограммы для LCP и RCP в единый LC-слой, которые обозначаются синими и красными LC-директорами. Два независимых голографических изображения (кошка без хвоста и кошка без головы) генерируются с пространственно изменяющимися амплитудами и разностью фаз при освещении линейно поляризованным светом. Эти два изображения частично перекрываются. Векторная картина определяется распределением разности фаз (Δφ) и коэффициент амплитуды (Ar/Al). α - распределение азимутальных углов ЛК-директоров. (c) сферой Пуанкаре вместе с эллипсом поляризации обозначить поляризационное состояние азимутальным углом ψ и углом эллиптичности χ. На рисунке изображено вложенное поле LC director с четырьмя синими и красными LC-пикселями. Директора по аккредитивам в каждом домене аккредитива согласованы единообразно. a обозначает размер каждого пикселя LC. (d) Фотоструктурирование одноматериальных ЖХ-суперструктур для векторной ЖХ-голографии. Вставки в пунктирных блоках 1 и 2 представляют собой увеличенные версии распределения LC director, представленного пиксельным узором в оттенках серого и типичными цифровыми микрозеркалами в системе микролитографии на основе цифровых микрозеркальных устройств (DMD) соответственно
Автор: Wang, ZY., Zhou, Z., Zhang, H. et al. Vectorial liquid-crystal holography. eLight4, 5 (2024). https://doi.org/10.1186/s43593-024-00061-x Источник: elight.springeropen.com

Представьте себе голограмму, которая не просто воссоздаёт изображение, но и манипулирует светом таким образом, что его поляризация изменяется в каждой точке. Это не фантастика, а реальность, достигнутая благодаря использованию жидких кристаллов (ЖК) — материалов, которые уже давно стали частью нашего повседневного опыта благодаря ЖК-дисплеям.

Исследователи разработали метод, который позволяет ЖК отображать векторные голограммы с независимым управлением поляризации и амплитуды света. Это отличается от традиционных метаповерхностей, которые, хотя и эффективны в управлении световыми волнами, ограничены своей статичностью и не подходят для динамических приложений.

Векторные LC-голографические часы. векторные голографические часы на основе LC для шифрования информации о времени. (b) Целевые голографические изображения падающего света с помощью RCP, LCP и LP. Обозначается соответствующая векторная информация. (c) Смоделировано распределение разности фаз между голографическими изображениями LCP и RCP. (d) POM-текстура голографической LC-надстройки. Белыми стрелками обозначены скрещенные поляризатор и анализатор. Масштабная линейка: 50 мкм. e Векторные LC-голографические изображения на различных входных/выходных поляризационных каналах. Синяя и красная стрелки обозначают поляризацию входного и выходного света соответственно. Измеренные значения параметра Стокса S1, С2, С3 четырех типичных областей на изображении ЖК-голографических часов (отмечены зелеными, желтыми, оранжевыми и синими точками) представлены внизу
Автор: Wang, ZY., Zhou, Z., Zhang, H. et al. Vectorial liquid-crystal holography. eLight4, 5 (2024). https://doi.org/10.1186/s43593-024-00061-x Источник: elight.springeropen.com

Суть нововведения заключается в гибкости и динамизме. ЖК могут менять свои свойства под воздействием электрического поля, что делает их идеальными для создания голограмм, способных к быстрой и точной реакции на изменения условий.

Этот прорыв открывает двери к созданию более сложных и безопасных методов шифрования, ведь динамические голограммы значительно труднее подделать. Также он может способствовать развитию дисплеев с высоким разрешением и даже активных голографических видеопроекций.

Возможности, которые открывает перед нами этот метод, поистине впечатляют. Он не требует сложных процессов изготовления и может быть легко интегрирован в существующие технологии, что делает его доступным для широкого круга приложений.


Мы стоим на пороге новой эры в оптике, где материалы и свет сливаются в единую гармонию, создавая не просто изображения, но и новые способы взаимодействия с информацией и миром вокруг нас. Исследование, опубликованное в журнале eLight, является ярким примером того, как инновационные материалы и передовые техники проектирования могут привести к прорывам, которые изменят наше будущее.