Ricercatori del MIT stanno lavorando su un nuovo approccio per generare ologrammi che potrebbe portare allo sviluppo di schermi capaci di riprodurre video olografici a colori a costi decisamente inferiori a quelli richiesti oggi per realizzare soluzioni monocromatiche di questo genere. La stessa tecnica potrebbe inoltre consentire di aumentare la risoluzione dei tradizionali schermi 2D.
Usando la nuova tecnica il ricercatore Daniel Smalley - che ha pubblicato il proprio lavoro su Nature - sta realizzando uno schermo olografico a colori non solo dotato di una risoluzione simile a quelle delle TV "standard definition", ma anche capace di aggiornare le immagini video 30 volte al secondo, abbastanza rapidamente per produrre l'illusione di un movimento. Il cuore del display è un chip ottico, che ricorda il vetrino di un microscopio. Smalley lo ha prodotto con una spesa di 10 dollari, circa 7,5 euro.
Quando la luce colpisce una superficie irregolare, rimbalza con una grande varietà di angolazioni, in modo che i diversi aspetti dell'oggetto siano visualizzati da prospettive differenti. In un ologramma, un fascio di luce passa attraverso una frangia di diffrazione che piega la luce in modo che si possa osservare un oggetto non fisico da tante angolazioni.
Ologramma di una farfalla, visualizzato su un monitor monocromatico olografico (a sinistra) e sulla nuova soluzione del MIT (a destra)
Un modo per produrre un video olografico è creare "frange di diffrazione dai modelli visualizzati su uno schermo altrimenti trasparente". Il problema di quest'approccio è che i pixel del modello di diffrazione devono avere una dimensione simile alla lunghezza d'onda di luce che stanno piegando, e la "maggior parte delle tecnologie di visualizzazione non gradisce essere rimpicciolita così tanto".
Per risolvere il problema i ricercatori sono partiti dal lavoro di Stephen Benton, professore del MIT deceduto nel 2003, il quale aveva creato i primi schermi in grado di riprodurre filmati olografici adottando una tecnica differente, chiamata modulazione acustico-ottica - nella quale le onde sonore passano attraverso un materiale trasparente. "Le onde fondamentalmente comprimono e allungano il materiale, cambiandone l'indice di rifrazione", affermano i ricercatori. "Quindi se vi viene fatto passare un raggio laser, le onde lo diffraggono".
Benton applicò la modulazione acustico-ottica a un cristallo di un materiale costoso chiamato diossido di tellurio. Per arrivare a un risultato migliore Smalley e il suo team hanno invece usato un cristallo più piccolo, realizzato in niobato di litio. Appena sotto la superficie di questo materiale sono stati creati canali microscopici (guide d'onda), che confinano la luce. Su ogni guida d'onda è stato depositato anche un elettrodo metallico, capace di produrre un'onda acustica.
Ciascuna guida d'onda - poste a pochi micrometri l'una dall'altra - corrisponde a una riga di pixel nell'immagine finale. All'interno di ogni guida d'onda vengono poi inviati fasci di luce rossa, verde e blu; le frequenze delle onde acustiche che attraversano il cristallo determinano quali colori passano e quali sono filtrati. Combinando il rosso e il blu per produrre il viola, per esempio, non è necessaria una guida d'onda separata per ogni colore, ma solo un differente modello di onda acustica."Finora se volevate fare un modulatore per un proiettore, o un pannello LCD per una TV, o qualcosa di simile, dovevate avere a che fare con luci rosse, verdi e blu separate", ha dichiarato un ricercatore. "Se osservate da vicino un pannello LCD, ogni pixel è composto in realtà da tre piccoli filtri di colore. C'è un subpixel rosso, uno verde e uno blu".
"È inefficiente perché, anche se i filtri sono fatti alla perfezione, si disperdono due terzi della luce. In secondo luogo, riduce la risoluzione o la velocità alla quale il modulatore può operare". Con il nuovo chip tutto questo non avviene. "La cosa più importante è che è una piattaforma basata su guide d'onda, e questa è il cambiamento più grande rispetto a qualsiasi altro tipo di modulatore spaziale di luce usato in questo momento per video olografici". L'altro vantaggio è che si possono usare tutti gli strumenti e le tecniche di produzione adottate nell'industria optoelettronica. Secondo Pierre Blanche dell'Università dell'Arizona, ci troviamo davanti a una soluzione che "cambia le carte in tavola", a un "grande traguardo". Forse siamo ancora lontani per toccare i frutti con mano in un prodotto commerciale.