Исследовательская группа POSTECH под руководством профессора Джунсука Ро из кафедры машиностроения и химического машиностроения, д-ра. Инки Ким и Ф.D. кандидаты Джехюк Чан и Кёнтэ Ким – разработали платформу для печати зашифрованных голограмм, которая работает как в естественном, так и в лазерном свете с использованием метаповерхности, ультратонкого оптического материала с толщиной одной тысячной пряди человеческого волоса.
Этикетка, напечатанная с помощью этой технологии, может создавать голографическое цветное изображение, сохраняющее определенную поляризацию. Исследователи назвали это "векторной голограммой"."Результаты этого исследования были недавно опубликованы в Nature Communications.
Сообщенные до сих пор метаповерхностные устройства могут модулировать только одно свойство света, такое как цвет, фаза или поляризация. Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи разработали пиксельную бифункциональную метаповерхность, сгруппировав несколько метаповерхностей.
В единичной структуре, лежащей в основе метаповерхности, исследовательская группа разработала устройство, которое использует его размер для управления цветом, углы ориентации для управления фазой, а также относительную разность углов и соотношение группы, которое генерирует левосторонний и правосторонний циркулярно поляризованный свет в пиксельной группе – для выражения всех поляризаций света. Чтобы свободно модулировать различные степени свободы света и одновременно максимизировать эффективность, метаповерхность играет роль резонатора1 и оптического волновода2 одновременно.
На этикетке с векторной голограммой, разработанной таким образом, отображаются QR-коды, содержащие различные цвета, невооруженным глазом или при сканировании с помощью камеры. Одновременно под воздействием лазерного излучения визуализируются 3D-голографические изображения с поляризационным кодированием.
Это голографическое изображение имеет особое состояние поляризации для каждой части изображения, что отличает его от ранее описанных голограмм.
Технология векторной голографической цветной печати, разработанная в этом исследовании, представляет собой оптический подход к механизму защиты с двухуровневым шифрованием одноразового пароля (OTP), который генерирует пароль, необходимый для доступа к текущей банковской системе, которая проверяет пользователя. Во-первых, когда пользователь сканирует QR-код метаоптического устройства с помощью смартфона, генерируется первый пароль, состоящий из случайных чисел. Когда этот пароль применяется к мета-оптическому устройству как значение напряжения, вторичный пароль отображается в виде зашифрованного голографического изображения.
«Эта платформа для векторной голографической цветной печати является более продвинутой, чем описанные до сих пор метаповерхностные устройства, и продемонстрировала, что различные степени свободы света могут быть модулированы с помощью одного оптического устройства», – пояснил профессор Джунсук Ро. "Это усовершенствованное оптическое устройство OTP, которое обещает стать оригинальной технологией оптического шифрования, применимой при разработке и анализе метаатомов."
В течение последних пяти лет исследовательская группа проводила ведущие исследования оптических устройств с метаповерхностями, и на этот раз разрабатываемое устройство демонстрирует большой потенциал для коммерциализации в областях оптических датчиков, голографических дисплеев, приложений безопасности и защиты от подделки.
Это исследование поддержано грантом исследовательского центра Samsung Research Funding & Incubation Center for Future Technology, финансируемого Samsung Electronics.