Elektrikle programlanabilen holografik metayüzey geliştirildi

Geleneksel optik sistemlerde merceklerin işlevi, üretim aşamasında belirlenen fiziksel biçim ve kalınlıklarıyla sınırlı kalıyor. Son yıllarda nano ölçekli yapı dizileriyleışığı yönlendirebilen metayüzeyler bu alanda yeni imkânlar sunsa da mevcut cihazların büyük bölümü önceden tanımlanmış sabit optik görevlerin dışına çıkamıyor. Bu teknik sınırlamayı aşmayı hedefleyen Stuttgart Üniversitesi 2. Fizik Enstitüsü araştırmacıları, optik işlevlerin gerçek zamanlı ve elektronik olarak güncellenmesini sağlayan programlanabilir ve etkileşimli bir organik meta-cihaz geliştirdi.

HER PİKSELE AYRI ELEKTRONİK ADRES

Araştırma ekibinin geliştirdiği mimari, plazmonik altın nanoantenlerin elektrokimyasal olarak aktif, ultra ince iletken polimerlerle birleştirilmesine dayanıyor. Düzlemsel elektronik dağıtım hattı sayesinde iki boyutlu metayüzey üzerindeki her optik piksele ayrı bir elektronik adres tanımlandı. Her piksel, bir voltun altındaki elektrik sinyalleriyle ve milisaniyelik tepki süreleri içinde bağımsız olarak anahtarlanabiliyor. Pikseller arasındaki elektriksel çapraz etkileşim ihmal edilebilir düzeyde tutulurken optik görüntü netliği de korunuyor. Sistem, yüzeyin fiziksel yapısı değiştirilmeden yalnızca elektronik yönlendirme sinyallerinin güncellenmesiyle farklı optik görevleri yerine getirebiliyor. Projeyi yöneten Stuttgart Üniversitesi 2. Fizik Enstitüsü Direktörü Prof. Laura Na Liu, “Bağımsız adreslenebilirlik, her programlanabilir teknolojinin temelidir. Geleceğin metayüzeyleri de aynı prensibi izleyecek. Her optik piksele kendi elektronik adresini vererek, metayüzeyleri önceden tanımlanmış statik bileşenlerden işlevselliğini gerçek zamanlı uyarlayabilen programlanabilir fotonik platformlara dönüştürüyoruz” dedi.

KLAVYE KOMUTLARI HOLOGRAMA DÖNÜŞTÜRÜLDÜ

Meta-cihazın gerçek zamanlı tepki kabiliyetini göstermek amacıyla eksiksiz bir elektronik kontrol sistemi kuruldu. Gerçekleştirilen gösterimlerde bilgisayar klavyesinden girilen metinler anında holografik harf ve rakamlara dönüştürüldü. İkinci testte ise sisteme el tipi bir oyun kumandası bağlandı ve Tetris ile Snake gibi klasik oyunların holografik sürümleri oynatıldı. Platform, sabit optik desenler göstermek yerine kullanıcıdan gelen anlık komutlara göre sürekli değişen etkileşimli bir yapı ortaya koydu. Çalışmanın ilk yazarı Dr. Xiangyu Huang, “Her pikselin komşularından elektriksel olarak izole kalırken hızla geçiş yapması gerekiyordu. Holografik görüntülerin kullanıcı girdisine anında yanıt verdiğini görmek, bireysel olarak adreslenebilir metayüzeylerin gerçekten etkileşimli cihazlara dönüşebileceğini kanıtladı” ifadelerini kullandı.

GİYİLEBİLİR SİSTEMLERDE KULLANILABİLECEK

Tek bir donanım üzerinden yazılım aracılığıyla birden fazla optik işlev sunabilen teknolojinin adaptif optik sistemlerde, artırılmış gerçeklik gözlüklerinde, akıllı sensörlerde, iletişim altyapılarında ve giyilebilir fotonik cihazlarda kullanılması hedefleniyor. Araştırmacılar, daha büyük piksel dizilerinin ve gelişmiş iletken polimerlerin geliştirilmesiyle nanofotonik ile akıllı kontrol sistemlerini birleştiren dinamik optik platformların kullanım alanının genişleyebileceğini belirtiyor.