Экран, который видит: ученые создали новый тип пикселя
Ученые из ETH Zurich создали уникальный Фурье-пиксель. В отличие от традиционных жидкокристаллических или OLED-пикселей, способных только излучать свет в мониторах или фиксировать его в матрицах фотокамер, новая разработка объединяет обе эти функции в единой структуре.
Об этом пишет РБК-Украина со ссылкой на исследование, опубликованное в журнале Nature.
Технические принципы и оптические феномены
Концепция Фурье-пикселя базируется на сложных явлениях волновой оптики, однако математические расчеты по ее реализации оказались относительно простыми.
Название технология получила в честь выдающегося математика Жозефа Фурье, формулы которого ученые использовали для моделирования искусственного микрорельефа.
Главные инженерные особенности разработки:
Двунаправленный контроль: элемент взаимодействует с тремя ключевыми параметрами световой волны - ее интенсивностью (амплитудой), фазой колебаний и поляризацией.
Микроструктурная поверхность: конструкция представляет собой интерфейс с четко рассчитанным волнистым рельефом, взаимодействующим с поверхностными световыми волнами.
Конверсия волн: специальная геометрия позволяет превращать рассеянные световые волны в управляемые оптические паттерны, несущие полезную информацию, действуя одновременно как микроскопический излучатель и сенсор.
По словам соавторов проекта Янника Глаузера и Сандера Фонка, разработка трансформирует классическое представление о пикселе как о простой точке с определенной яркостью. Фурье-пиксель является компактным полноценным оптическим устройством для тотального контроля светового поля.
Руководитель научной группы профессор Дэвид Норрис подчеркнул, что эксперименты полностью подтвердили математические модели: заданный волновой узор на практике мгновенно сгенерировал необходимый оптический результат.
Перспективы практического применения
Создание рабочих прототипов, пусть и в виде очень малых частиц, открывает технологические возможности для разработки устройств следующего поколения.
Потенциальные сферы внедрения технологии:
Гибридные дисплеи-камеры: создание экранов, где каждый миллиметр матрицы не только транслирует картинку, но параллельно фиксирует взгляд пользователя, уровень внешнего освещения или анализирует жесты без использования отдельных объективов.
Голографические системы и AR: использование полного спектра свойств света (включая фазу и поляризацию) позволит создавать реалистичные трехмерные голограммы и значительно усовершенствовать очки дополненной реальности.
Адаптивная оптика: создание систем связи и мониторинга, способных самостоятельно и динамически корректировать параметры выходного светового сигнала в зависимости от условий среды, которые они фиксируют в тот же момент.
Несмотря на то, что коммерческое использование экранов-камер на базе Фурье-пикселей остается перспективной нишей, швейцарские ученые уже сделали первый фундаментальный шаг в этом направлении.