Ультраскоростные лазеры позволяют создать голограммы, к которым можно прикоснуться

IT новости на Учитель программирования Ру
Впервые понятие голографического изображения появилось в 1893 году в романе Жюля Верна “Замок в Карпатах”. Позже эту тему развили другие писатели-фантасты и динамические голограммы стали непременным атрибутом любого научно-фантастического произведения, привет Оби-Вану, последней надежде принцессы Леи. И лишь в последнее время благодаря уровню развития современных технологий стали появляться голографические проекторы и установки, воплотившие в реальности мечты фантастов. Одним из таких воплощений является установка из лазеров, зеркал и камер, созданная специалистами Digital Nature Group (DNG), которая способна воспроизводить трехмерные интерактивные голографические изображения, состоящие из крошечных точек света, так называемых вокселей (voxels).

Используя фемтосекундные лазеры, лазеры, которые генерируют импульсы света, длительностью 30-279 фемтосекунд, квадриллионных долей секунды, установка DNG способна воспроизводить голограммы, к которым можно прикоснуться и ощутить это прикосновение. Установка создает трехмерные изображения, проецируя до 200 тысяч точек в секунду, при этом, каждая точка, воксель, испускает свет, благодаря плазме, получающейся благодаря ионизации воздуха энергией луча лазерного света. Когда человек касается вокселей, он ощущает нечто вроде прикосновения к поверхности наждачной бумаги. Это ощущение возникает из-за того, что плазма оказывает давление на поверхность кожи пальцев.

В голографической установке DNG луч фемтосекундного лазера, генерирующего непрерывную череду импульсов, проходит через трехмерный оптический модулятор и продолжает свой путь через серию линз до электрогальванического генератора развертки, который, перемещая зеркало, направляет луч лазера строго в заданную точку пространства.

Следует отметить, что установка DNG является не первой попыткой использования фемтосекундных лазеров для создания вокселей из ионизированной плазмы. Но созданные ранее установки не обеспечивали столь высокого быстродействия, разрешающей способности и могли нанести повреждения коже человека при контакте с голограммой. Поскольку фемтосекундные лазеры работают с огромным быстродействием, то стало возможным отслеживание движений человека, который пытается коснуться голограммы и при приближении пальцев человека к области голограммы лазер переводится в безопасный режим работы, что немного снижает яркость голограммы. Тем не менее, плотности создаваемой им плазмы еще достаточно для того, чтобы человек ощутил чувство прикосновения.

Ключом к “безопасности” таких голограмм стало ограничение времени непрерывной работы лазера в одной определенной точке пространства. При проведении тестов системы, исследователи выяснили, что при длительном воздействии, от одной до двух секунд, энергия света лазера наносила повреждения, обжигая верхние слои кожи человека. Однако, при длительности воздействия от 50 миллисекунд до 1 секунды кожа успевала остыть и оставалась невредимой.

Голографическая установка DNG является лишь первым опытным образцом, демонстрирующим работоспособность заложенных в него идей и принципов. Далее исследователи будут работать над тем, чтобы сделать большей рабочую область установки, которая пока ограничивается возможностями единственного оптического модулятора. Сам фемтосекундный лазер способен выдавать непрерывно до 7 Ватт мощности, но в установке DNG, рабочий объем которой равен всего 1 кубическому сантиметру, используется только 1 Ватт мощности лазера. И использование нескольких оптических модуляторов или одного модулятора с большими возможностями позволит использовать полную мощность лазера для создания голографических изображений больших размеров.

Источник


Поделиться ссылочкой: