Cenově dostupná holografie

Termín holos pochází z řečtiny a znamená "celý". Holografie jako princip optického záznamu a zobrazení byla teoreticky popsána již roku 1947. Později, od roku 1964, byla v souvislosti s aplikací laserových paprsků a s využitím ohybu světla využita zejména k ukládání a zobrazování statických prostorových obrazů reálných objektů. Holografický záznam přitom obsahuje informaci o podobě předmětů, pozorované z mnoha různých úhlů zároveň. Na rozdíl od klasických fotografických technik totiž dovede tzv. koherentní laserový paprsek přenést a "otisknout" nejen intenzitu světla, ale i jeho fázi jakožto vlnění, navíc z mnoha různých míst v prostoru, čímž se uchovává prakticky celá optická informace o objektu. Výsledek tohoto “laserového otisku” je uložen jako obraz-hologram a zpětným postupem (tedy osvětlením hologramu) získáme původní realistický 3D vjem o předmětu.

Metody vytváření a přehrávání hologramů čili plně prostorových obrazů a videosekvencí jsou ale tak složité, že trvalo celá desetiletí, než se vědcům podařilo zvládnout alespoň základní prvky této technologie. Proto jsou také dosavadní podoby této technologie velmi drahé.

Zobrazení geometrických tvarů v nové holografické technologii|foto: D.Smalley/BYU

K cenově dostupné holografii se však nedávno přiblížili američtí vědci z Univerzity Brighama Younga v Utahu, ve spolupráci s kolegy z Massachusettského technologického institutu. Společně využili řadu postupů, které již dnes existují v oblasti telekomunikační a integrované optiky. Jejich cesta zároveň dává naději na konstrukci velkých a relativně levných displejů pro holografické video nebo holografickou televizi. Podstatou jejich technologie je způsob, jakým dochází pomocí akustických vln k řízení toho, jak speciální krystaly ohýbají a přetvářejí dopadající světlo, tedy tzv. akusticko-optická modulace. Pomocí pole akustických vln tedy bude možné detailně ovládat jednotlivá místa čili pixely příslušných holografických displejů. V zásadě jde o akustické roztahování či naopak smršťování příslušných míst na displeji, které tím změní své optické ohybové čili difrakční vlastnosti. Původně k tomuto účelu vědci používali velmi drahé průhledné krystaly oxidu teluričitého, nyní ale našli dostatečnou náhradu ve formě krystalů lithného niobátu (LiNbO3), jejichž cena se pohybuje v dolarech. Pod povrchem každého krystalu vědci umístili mikroskopický kanálek, který slouží jako optický vlnovod. Dále ke každému vlnovodu připojili kovovou elektrodu.

Krystaly jsou piezoelektrické, což znamená, že se při průchodu elektrického proudu deformují a generují povrchové akustické vlny, které se šíří krystalem jako malé vroubky ve tvaru linek. Tyto vlny ovlivňují míru ohybu světla (difrakce) v daném místě, což mění vlastnosti procházejícího světla, včetně polarizace. Do každého mikroskopického vlnovodu je pak přiváděno světlo ze tří laserů - červeného, zeleného a modrého. Frekvence akustických vln v daném místě přitom ovlivňuje, která barva krystalem projde a která ne. Světelné vlny, které se nakonec dostanou ven z vlnovodů, společně složí kýžený holografický obraz, který může být na rozdíl od statických hologramů proměnlivý v čase. Hustota mikroskopických vlnovodů může být dokonce taková, že dohromady složí plnohodnotný holografický obraz, s podobným počtem snímků za sekundu a s podobným rozlišením, jaké mají standardní televize. Neméně důležité však bude vyrobit počítač, který bude schopen holografickou televizi zásobovat příslušným množstvím obrazových dat.

Sestavování nového holografického displeje|foto: D.Smalley/BYU

Zdroje: Live Science, Phys.Org, Review of Scientific Instruments