Nueva impresora crea hologramas coloridos extremadamente realistas usando láseres

Por The Optical Society 1 de noviembre de 2019

La nueva impresora utiliza láseres de onda continua de baja potencia para crear hologramas en un fotomaterial altamente sensible desarrollado por los investigadores. Crédito: C Yves GENTET

Los investigadores han desarrollado una nueva impresora que produce hologramas digitales en 3D con un nivel de detalle sin precedentes y colores realistas. La nueva impresora podría usarse para hacer recreaciones en color de alta resolución de objetos o escenas para exhibiciones de museos, modelos arquitectónicos, bellas artes o anuncios que no requieren anteojos ni ayudas especiales para la visualización.

"Nuestro proyecto de investigación de 15 años tuvo como objetivo construir una impresora de hologramas con todas las ventajas de las tecnologías anteriores y, al mismo tiempo, eliminar los inconvenientes conocidos, como los láseres costosos, la velocidad de impresión lenta, el campo de visión limitado y los colores no saturados", dijo el líder del equipo de investigación, Yves Gentet, de Holografía definitiva en Francia. "Logramos esto creando la impresora CHIMERA, que utiliza láseres comerciales de bajo costo e impresión de alta velocidad para producir hologramas con colores de alta calidad que abarcan un amplio rango dinámico".

En la revista Applied Optics de The Optical Society (OSA), los investigadores describen la nueva impresora, que crea hologramas con amplios campos de visión y paralaje completo en un material fotográfico especial que diseñaron. Los hologramas de paralaje completo reconstruyen un objeto para que sea visible en todas las direcciones, en este caso con un campo de visión de 120 grados.

La impresora puede crear hologramas a partir de modelos 3D generados por computadora o de escaneos adquiridos con un escáner dedicado desarrollado por los investigadores. Los hologramas de alta calidad pueden incluso usarse como maestros para producir copias holográficas.

Al desarrollar la nueva impresora de hologramas, los investigadores estudiaron cuidadosamente dos tecnologías de impresoras holográficas desarrolladas previamente para comprender sus ventajas y desventajas.

"Las empresas involucradas en el desarrollo de las dos primeras generaciones de impresoras eventualmente enfrentaron limitaciones técnicas y cerraron", dijo Gentet. "Nuestro pequeño grupo autofinanciado descubrió que era clave desarrollar un fotomaterial altamente sensible con un grano muy fino en lugar de utilizar un material rígido disponible comercialmente como los sistemas anteriores".

Los investigadores desarrollaron un nuevo sistema que imprime hologramas como el que se muestra con un nivel de detalle sin precedentes y colores realistas. Crédito: C Yves GENTET

La impresora CHIMERA utiliza láseres de onda continua disponibles comercialmente de baja potencia rojos, verdes y azules con obturadores que ajustan la exposición de cada láser en cuestión de milisegundos. Los investigadores también crearon un sistema mecánico antivibración especial para evitar que la placa holográfica se mueva durante la grabación.

Los hologramas se crean grabando pequeños elementos holográficos conocidos como hogels, uno tras otro utilizando tres moduladores de luz espacial y un cabezal de impresión óptica a todo color diseñado a medida que permite el paralaje de 120 grados. Después de la impresión, los hologramas se revelan en baños químicos y se sellan para su protección.

El tamaño hogel se puede alternar entre 250 y 500 micrones y la velocidad de impresión se puede ajustar de 1 a 50 hercios (Hz). Por ejemplo, si se utiliza un tamaño hogel de 250 micras, la velocidad máxima de impresión es de 50 Hz. A esta velocidad se tardaría 11 horas en imprimir un holograma de 30 por 40 centímetros, aproximadamente la mitad del tiempo que se tardaba con los sistemas anteriores basados ​​en láseres pulsados.

Los investigadores utilizaron la nueva tecnología para imprimir hologramas que medían hasta 60 por 80 centímetros (24 por 31 pulgadas) y mostraban varios objetos de color, incluidos juguetes, una mariposa y un objeto de museo.

"El nuevo sistema ofrece un campo de visión mucho más amplio, una resolución más alta y una reproducción del color y un rango dinámico notablemente mejores que los sistemas anteriores", dijo Gentet. "El material holográfico a todo color que desarrollamos proporciona un brillo y una claridad mejorados, mientras que los láseres de onda continua de baja potencia hacen que el sistema sea fácil de usar".

Los investigadores dicen que a medida que la tecnología mejora, especialmente el software 3D, puede ser posible expandir su enfoque de impresión de hologramas a aplicaciones médicas u otras aplicaciones avanzadas.

Referencia: "CHIMERA, una nueva tecnología de holoimpresora que combina láseres continuos de baja potencia e impresión rápida", por Yves Gentet y Philippe Gentet, Applied Optics, 58, 34, G226-G230 (2019).DOI: 10.1364/AO.58.00G226