無需分束器和棱鏡 杜克大學發明AR眼鏡多色全息新方法

　　2019年01月28日，研究人員開發了一種實現多色全息的新方法，并可用于為AR眼鏡和平視顯示器制作3D顏色顯示器，并且幫助其擺脫笨重的光學元件。

　　美國杜克大學的研究人員在《Optica》期刊中描述了他們是如何將多色圖像編碼至2D波導結構中的300×300微米全息圖。當紅色，綠色和藍色光照射光柵耦合器時，計算機生成的全息圖將產生復雜的多色全息圖像。

　　研究團隊的Daniel L. Marks表示：“全息圖可以直接浮雕至增強現實眼鏡的鏡片上，直接將圖像投射到眼睛瞳孔，無需任何笨重的鏡片，分束器或棱鏡。它同時可用于將智能手機的3D圖像投影到墻壁或附近表面。”

　　這種創新的制造方法是在與集成式光子技術兼容的材料中編碼全息圖。這意味著全息設備可通過制造計算機芯片相同的制造方法來實現量產。全息圖產生元件可以集成至同時容納創建3D圖像所需光源的基于芯片的微型設備。

　　新的多色全息技術基于計算機生成的全息圖。與需要物理對象和激光束來生成干涉圖案的傳統全息術不同，計算機生成的全息術是以數字方式生成全息圖所需的干涉圖案。

　　計算機生成的全息圖可提供高分辨率的3D圖像，但一直難以用多種顏色進行創建。通過制造光柵，以及基于光致抗蝕劑的光敏波導中的二元全息圖，杜克大學的研究人員克服了這一挑戰。他們開發了一種將紅色，綠色和藍色干涉圖案集成到單個二進制全息圖案中的方法。

　　論文第一作者Zhiqin Huang表示：“制作多色顯示器的一個難點是，如何將顏色組合起來，然后精確地將它們分開以生成全彩色圖像。對于我們的方法，這一切都是在一個表面上一步完成，無需任何分束器或棱鏡。這使得它非常適合集成到便攜式設備中。”

　　另一個重要成就是在波導結構中創建全息設備。研究團隊負責人David R. Smith指出：“試圖創建多色計算機生成全息圖的其他人沒有使用波導，這使得將結構集成到設備中成為一項挑戰。我們的設計提供了更簡單，更靈活的集成，其外形尺寸足夠小，可用于增強現實和其他顯示器。”

　　研究人員利用最新的全息方法編碼蘋果，花和鳥等靜態多色全息圖的干涉圖案。得到的全息圖像與理論預測完全匹配。盡管為演示制作的全息圖非常小，但研究人員表示，技術可以輕松擴展以實現更大的顯示器。他們同時認為，這一方法可以與現有技術相結合(與用于開發液晶顯示器的技術)，從而創建動態圖像。