Nowa metoda zapisu holograficznych obrazów 3D opracowana przez polskich naukowców

Metoda polega na zastosowaniu optomagnetycznego nośnika z efektem pamięci oraz sekwencyjnych algorytmów pozbawionych klasycznych obliczeń macierzowych. Dzięki uzyskanym wynikom badań będzie możliwe pokonanie bariery rozdzielczości oraz szybkości obliczenia i wyświetlania obrazów holograficznych.

Autorzy publikacji zastosowali nośnik magnetyczny, którym jest syntetyczny stop gadolinu, żelaza i kobaltu (GdFeCo) w postaci warstwy o grubości 20 nanometrów na podłożu szklanym. To materiał bardzo łatwy i tani w produkcji. Jego niezwykłą cechą jest możliwość tworzenia dowolnych wzorów holograficznych poprzez skanowanie wiązką impulsów z lasera femtosekundowego — przypomina to kreślenie obrazu ołówkiem na kartce. Strukturą wzoru są mikroobszary magnetyczne przełączane wiązką światła w ultraszybki i powtarzalny sposób.

Metody takiego zapisu magnetycznego rozwija zespół prof. Andrzeja Stupakiewicza z Uniwersytetu w Białymstoku.

„Po raz pierwszy zaproponowaliśmy wykorzystanie ultraszybkiego zapisu magnetycznego do tworzenia wzorów holograficznych w ośrodku optomagnetycznym. Jego zaletą jest możliwość uzyskania olbrzymiej rozdzielczości i szybkości” – powiedział prof. Stupakiewicz, cytowany w materiale prasowym uczelni.

Ultraszybki zapis magnetyczny umożliwia zapis punktu z czasem do 30 pikosekund, co przy zastosowaniu 1 GHz częstotliwości repetycji lasera pozwala na dynamiczny zapis wysokorozdzielczy nieosiągalny w obecnych technologiach.

Autorom publikacji udało się utworzyć zapis holograficzny o gęstości około 3600 x 3600 punktów (ok. 13 mln. punktów lub 4K) na jeden cal kwadratowy, bez istotnych ograniczeń co do wielkości całego hologramu.

Co więcej, nowa metoda przy zastosowaniu nośnika magnetycznego zapamiętuje obraz holograficzny tak jak w dysku magnetycznym, natomiast sam proces zapisu, kasowania i ponownego zapisu odbywa się bezkontaktowo i wyłącznie za pomocą wiązki impulsów światła.

„Zaprezentowaliśmy algorytm obliczeń holograficznych bez klasycznych i obciążających pamięć obliczeń macierzowych. Zamiast tego zaproponowaliśmy podejście seryjne, czyli obliczanie punkt po punkcie, także w chmurze, zgodnie z repetycją zapisującej wiązki laserowej” — powiedział dr hab. Michał Makowski, kierownik zespołu z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej. I dodał:

„Ponieważ zapis jest magnetycznie trwały, ośrodek przejmuje tym samym funkcję pamięci. Dzięki temu zapotrzebowanie na pamięć operacyjną komputera jest zerowe, niezależnie od rozmiaru hologramu".

We współpracy z grupą naukowców z Chiba University w Japonii udało się opracować procesor obliczający punkt hologramu w jednym cyklu zegara, czyli co 1 nanosekundę.

Autorzy publikacji szacują, że na możliwość generowania i wyświetlania wielkoskalowych hologramów komputerowych 3D w podejściu macierzowym nie będzie trzeba czekać do 2100 r. – jak wcześniej sądzono.

Więcej informacji w artykule źródłowym.

Nauka w Polsce, Urszula Kaczorowska

uka/ ekr/