Hologram implementerat med tvådimensionell halvledare WSe2/ReSe2, som är en polarisationsavkännande fotodiod, ReSe2 på framsidan och WSe2 på baksidan avbildas i tredimensionellt rymd. Kredit:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
3D-hologram, som tidigare bara setts i science fiction-filmer, kan snart ta sig till konsumentteknologi. Hittills har 3D-hologram baserade på fasskiftande holografimetod kunnat fångas med en stor, specialiserad kamera med ett polariserande filter. En koreansk forskargrupp har dock precis utvecklat teknik som kan skaffa hologram på mobila enheter, som smartphones.
Korea Institute of Science and Technology (KIST, direktör Seok-jin Yoon) meddelade nyligen att en forskargrupp ledd av Dr. Min-Chul Park och Dr. Do Kyung Hwang från Center for Opto-Electronic Materials and Devices, i samarbete med ett forskarlag ledd av prof. Seongil Im vid institutionen för fysik vid Yonsei University, var framgångsrika i att utveckla en fotodiod som detekterar polariseringen av ljus i det nära-infraröda området utan ytterligare polarisationsfilter och därmed realiseringen av en miniatyriserad holografisk bild sensor för digitala 3D-hologram, med 2D-halvledarmaterial:rheniumdiselenid och volframdiselenid.
Fotodioder, som omvandlar ljus till strömsignaler, är viktiga komponenter i bildsensorernas pixlar i digitalkameror och smartphonekameror. Att introducera möjligheten att känna av ljusets polarisering till bildsensorn på en vanlig kamera ger en mängd ny information, vilket möjliggör lagring av 3D-hologram. Tidigare polarisationsavkännande kameror har ett extra polarisationsfilter, flera hundra mikrometer stort, fäst på en ultraliten optisk diodbildsensor, mindre än en mikrometer stor. De kunde alltså inte implementeras i bärbara elektroniska enheter på grund av deras oförmåga att integreras och miniatyriseras.
Schematiskt diagram av bioapplikationshologram. Kredit:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Forskargruppen utvecklade en fotodiod genom att stapla en halvledare av n-typ, rheniumdiselenid, som uppvisar en skillnad i ljusabsorption beroende på ljusets linjära polarisationsvinkel i det nära-infraröda (980 nm) området, och en halvledare av p-typ, volframdiselenid, som inte uppvisar någon skillnad i fotorespons beroende på polarisation, men möjliggör överlägsen prestanda. Enheten är utmärkt i fotodetektion av olika våglängder från ultraviolett till nära-infrarött, även kapabel att selektivt detektera polarisationsegenskaperna för ljus i det nära-infraröda området. Forskargruppen använde enheten för att skapa en digital holografisk bildsensor som registrerar polarisationsegenskaper för att framgångsrikt fånga hologram.
Schematisk 3D-enhet av en 2D WSe2/ReSe2 pn heterojunction fotodiod (vänster) och fotoströmmodulering som en funktion av linjär polarisationsvinkel för infallande ljus (höger). Kredit:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Dr Hwang från KIST sa:"Forskning om nedskärning och integration av enskilda element krävs för att i slutändan miniatyrisera holografiska system. Resultaten av vår forskning kommer att lägga grunden för den framtida utvecklingen av miniatyriserade holografiska kamerasensormoduler." Dessutom, kommenterade Dr. Park, "Den nya sensorn kan ytterligare detektera nära-infrarött ljus, såväl som tidigare odetekterbart synligt ljus, vilket öppnar upp nya möjligheter inom olika områden som 3D-nattseende, självkörning, bioteknik och nära- infraröd datainsamling för att analysera och återställa kulturella tillgångar." + Utforska vidare
