Ett Bragg-polarisationsgaller på en tum täcker vitt ljus från en LED-ficklampa på en skärm i närheten. Även om skillnaden mellan ljusets in- och utgångsriktning är mycket stor, gallret är mycket effektivt för ett stort antal ingångsvinklar. Den extremt stora färgskillnaden uppstår eftersom gallergruppen har en periodisk struktur i nanoskala som är mindre än våglängden för synligt ljus. Upphovsman:North Carolina State University
Ingenjörs- och fysikforskare vid North Carolina State University har utvecklat en ny teknik för styrljus som möjliggör mer ljusinsläpp och större effektivitet-en utveckling som lovar att skapa mer uppslukande förstorade verklighetssystem.
Det handlar om diffraktionsgaller, som används för att manipulera ljus i allt från elektroniska displayer till fiberoptisk kommunikationsteknik.
"Tills nu, state-of-the-art diffraktionsgaller konfigurerade för att styra synligt ljus till stora vinklar har haft ett vinkelacceptansintervall, eller bandbredd, ca 20 grader, vilket betyder att ljuskällan måste riktas in i gallret inom en båge på 20 grader, säger Michael Escuti, en professor i el- och datateknik vid NC State och motsvarande författare till en uppsats om arbetet. "Vi har utvecklat ett nytt galler som expanderar fönstret till 40 grader, så att ljus kan komma in i gallret från ett bredare intervall av ingångsvinklar.
"Den praktiska effekten av detta-i förstorad verklighetsskärmar, till exempel - skulle vara att användarna skulle ha ett större synfält; upplevelsen skulle vara mer uppslukande, säger Escuti, som också är vetenskapsansvarig för ImagineOptix Corp., som finansierade arbetet och har licensierat tekniken.
Det nya gallret är också betydligt mer effektivt.
"I tidigare galler i en jämförbar konfiguration, i genomsnitt 30 procent av ljusinmatningen diffrakteras i önskad riktning, "säger Xiao Xiang, en doktorsexamen student vid NC State och huvudförfattare till tidningen. "Vårt nya galler sprider cirka 75 procent av ljuset i önskad riktning."
Detta framsteg kan också göra fiberoptiska nätverk mer energieffektiva, säger forskarna.
Det nya gallret uppnår framsteg i vinkelbandbredd genom att integrera två lager, som överlagras på ett sätt som gör att deras optiska svar kan fungera tillsammans. Ett lager innehåller molekyler som är arrangerade i en "snedställning" som gör det möjligt att fånga 20 grader av vinkelbandbredd. Det andra lagret är arrangerat med en annan snedställning, som fångar en angränsande 20 grader av vinkelbandbredd.
Den högre effektiviteten härrör från ett smidigt varierande mönster i orienteringen av flytande kristallmolekylerna i gallret. Mönstret påverkar ljusets fas, som är mekanismen som ansvarar för att omdirigera ljuset.
"Nästa steg för detta arbete är att ta fördelarna med dessa galler och göra en ny generation av hårdvara med förstärkt verklighet, "Säger Escuti.
Pappret, "Bragg -polarisationsgaller för vidvinklad bandbredd och hög effektivitet vid branta böjningsvinklar, "publiceras i tidningen Vetenskapliga rapporter . Tidningen var medförfattare av Jihwan Kim, en forskningsassistent professor i el- och datateknik vid NC State.
