Группа исследователей из Калифорнийского технологического института (Caltech) обнаружила способ, при помощи которого на одной поверхности можно закодировать более одного голографического изображения, не теряя, при этом, на капли разрешающей способности. Основой новой голографической технологии является свойство специально спроектированной наноструктурированной поверхности отражать свет по-разному в зависимости от угла падения этого света. И данное достижение является опровержением устоявшегося мнения о том, что одна поверхность может содержать только одно голографическое изображение, которое не зависит от угла падающего на поверхность света.

Напомним нашим читателям, что голограммы — это трехмерные изображения, закодированные в двухмерной плоскости. Когда плоскость голографической поверхности освещается светом, этот свет отражается от нее и за счет явления интерференции становится видимым, воссоздавая закодированное трехмерное изображение. В традиционных голографических технологиях угол падения света не играет особой роли, закодированное изображение становится видимым вне зависимости от этого угла.

Исследователи из Калифорнийского технологического института, возглавляемые Андреем Фараоном (Andrei Faraon), достаточно давно занимаются исследованиями и разработкой голографических технологий, в которых используются поверхности из диоксида кремния и алюминия, на которых создаются десятки миллионов крошечных столбиков, высотой всего в сотни нанометров. Каждый из таких столбиков отражает свет по-разному, и это свойство зависит от формы, размера столбика, и, теперь, от угла падающего света.

Последняя особенность наностолбиков позволяет им выступать в качестве пикселя более чем одного изображения. Один и тот же столбик может быть черным пикселем по отношению к свету, падающему на него под углом в 0 градусов, и белым — по отношению к свету, падающему под углом в 30 градусов. «Каждый столбик может выполнять двойную функцию. И это позволяет нам закодировать более одного изображения на одной поверхности без потери разрешающей способности» — рассказывает Андрей Фараон.

Это не первая попытка ученых закодировать два изображения в одной поверхности, однако раньше ученые пытались удвоить количество наностолбиков, одни из которых формировали одно изображение, другие — второе. Но, как нетяжело догадаться, такой подход всегда приводил к потере разрешающей способности воспроизводимых трехмерных изображений.

Процесс создания «двойных голограмм» достаточно трудоемок. Для этого исследователи создали обширную библиотеку наностолбиков различной высоты, размеров и формы, которые отражают падающий на них под разными углами свет по-разному. И, при помощи этой библиотеки исследователи пиксель за пикселем создали структуру поверхности, содержащей два голографических изображения. Первым изображением была эмблема Калифорнийского технологического института, которую можно было увидеть при помощи света, падающего под углом в 0 градусов. А изображением, видимым при помощи света, падающего под углом в 30 градусов, была эмблема исследовательского центра Light-Material Interactions in Energy Conversion Energy Frontier Research Center.

Данная технология, в теории, позволит закодировать в пределах одной поверхности три и большее количество отдельных изображений. Однако на практике такого достичь будет совсем непросто, этому будут мешать целый ряд технологических и фундаментальных физических ограничений. Но у технологии создания мульти-голограмм, в том виде, в котором она уже существует сегодня, имеется ряд возможных применений в области виртуальной и дополненной реальности. «До появления таких технологий на массовом рынке пройдет еще немало времени. Наши же нынешние достижения являются только первой демонстрацией того, что это возможно» — рассказывает Андрей Фараон.