无需分束器和棱镜 杜克大学发明AR眼镜多色全息新方法

　　2019年01月28日，研究人员开发了一种实现多色全息的新方法，并可用于为AR眼镜和平视显示器制作3D颜色显示器，并且帮助其摆脱笨重的光学元件。

　　美国杜克大学的研究人员在《Optica》期刊中描述了他们是如何将多色图像编码至2D波导结构中的300×300微米全息图。当红色，绿色和蓝色光照射光栅耦合器时，计算机生成的全息图将产生复杂的多色全息图像。

　　研究团队的Daniel L. Marks表示：“全息图可以直接浮雕至增强现实眼镜的镜片上，直接将图像投射到眼睛瞳孔，无需任何笨重的镜片，分束器或棱镜。它同时可用于将智能手机的3D图像投影到墙壁或附近表面。”

　　这种创新的制造方法是在与集成式光子技术兼容的材料中编码全息图。这意味着全息设备可通过制造计算机芯片相同的制造方法来实现量产。全息图产生元件可以集成至同时容纳创建3D图像所需光源的基于芯片的微型设备。

　　新的多色全息技术基于计算机生成的全息图。与需要物理对象和激光束来生成干涉图案的传统全息术不同，计算机生成的全息术是以数字方式生成全息图所需的干涉图案。

　　计算机生成的全息图可提供高分辨率的3D图像，但一直难以用多种颜色进行创建。通过制造光栅，以及基于光致抗蚀剂的光敏波导中的二元全息图，杜克大学的研究人员克服了这一挑战。他们开发了一种将红色，绿色和蓝色干涉图案集成到单个二进制全息图案中的方法。

　　论文第一作者Zhiqin Huang表示：“制作多色显示器的一个难点是，如何将颜色组合起来，然后精确地将它们分开以生成全彩色图像。对于我们的方法，这一切都是在一个表面上一步完成，无需任何分束器或棱镜。这使得它非常适合集成到便携式设备中。”

　　另一个重要成就是在波导结构中创建全息设备。研究团队负责人David R. Smith指出：“试图创建多色计算机生成全息图的其他人没有使用波导，这使得将结构集成到设备中成为一项挑战。我们的设计提供了更简单，更灵活的集成，其外形尺寸足够小，可用于增强现实和其他显示器。”

　　研究人员利用最新的全息方法编码苹果，花和鸟等静态多色全息图的干涉图案。得到的全息图像与理论预测完全匹配。尽管为演示制作的全息图非常小，但研究人员表示，技术可以轻松扩展以实现更大的显示器。他们同时认为，这一方法可以与现有技术相结合(与用于开发液晶显示器的技术)，从而创建动态图像。