Desenvolvendo tecnologia de holograma 3D ao vivo para salvar vidas em hospitais de campanha

Os hologramas 3D do seu telefone, TV ou droide favorito foram prometidos por décadas, mas ainda não foram concretizados, apesar de seu interesse generalizado. As aplicações para eles são amplas, particularmente no campo da tecnologia médica, onde se prevê que os hologramas dinâmicos em tempo real reduzam os tempos de operação e proporcionem melhores resultados cirúrgicos.

3D dinâmico hologramas têm o potencial de substituir imagens 2D atuais, como exames de ressonância magnética, dando aos cirurgiões uma compreensão mais completa dos sistemas internos de um paciente em tempo real, resultando em cirurgias menos invasivas e menos surpresas na mesa de operação.

Embora o impacto potencial dos hologramas 3D na área médica seja conhecido há algum tempo, os pesquisadores encontraram obstáculos no desenvolvimento da tecnologia sem recorrer a sistemas volumosos, não portáteis e caros que só podem ser usados ​​em grandes hospitais estabelecidos. aceitação generalizada.

É necessário um novo sistema óptico miniaturizado que possa ser integrado em um chip, consuma energia mínima, possa deslocar um feixe para o espaço livre, controlar a forma do feixe e ter uma frente de onda ajustável.

Embora existam tecnologias para responder a cada um desses pontos, combiná-los em um único sistema até agora se mostrou difícil.

Pesquisadores do TMOS, o Centro de Excelência do Conselho de Pesquisa Australiano para Sistemas Meta-Ópticos Transformativos, levaram essa tecnologia um passo mais perto da realidade usando meta-óptica, combinando um nanofio vertical com um laser de micro-anel de nanoestruturas semicondutoras.

Os nanofios verticais sozinhos têm uma diretividade excepcional e podem formar uma Raio Laser eficazes, no entanto, sua configuração resulta em perda significativa de fótons durante o processo de laser. Onde os fótons refletem no espelho base, o nanofio também é conectado a um substrato, e essa conexão torna o nanofio um laser ineficiente.

Em um laser de micro anel, por outro lado, a maioria dos fótons em um laser de micro anel viaja paralelamente ao substrato, resultando em menos vazamento de fótons e eficiência muito maior do laser, porém controlar a direção e a forma do feixe é incrivelmente difícil.

Pela primeira vez no mundo, os pesquisadores do TMOS combinaram uma cavidade de laser de micro anel InP com uma antena vertical de nanofios InP posicionada em seu centro e direcionando fótons para o espaço livre com formas de feixe específicas, a evolução necessária para hologramas 3D. As cavidades de microanel e nanofios que agem como fonte de luz e a antena no sistema são cultivadas simultaneamente usando a técnica de crescimento epitaxial de área seletiva.

Este dispositivo tem menos de 5 mícrons de tamanho e pode eventualmente formar um único holograma Pixel. A eficácia deste acoplamento foi demonstrada em laboratório e os detalhes foram publicados em Revisão de lasers e fotônica hoje.

O principal autor, Wei Wen Wong, diz: “Este é o caminho a seguir para microlasers integrados com baixo consumo de energia e direção de emissão ajustável Novo desenvolvimento remove um dos principais obstáculos para a realização de hologramas 3D.”

“Esperamos que um dia este novo dispositivo seja integrado a um dispositivo que seja pequeno o suficiente e barato o suficiente profissionais médicos deslizar para dentro do bolso quando eles viajam para lá áreas remotaspermitindo que hologramas coloridos dinâmicos sejam projetados a partir de mesas de operações de campo.”

O pesquisador-chefe do TMOS, Hoe Tan, diz: “O desenvolvimento de hologramas dinâmicos é um dos principais projetos do nosso centro. Equipes de todas as cinco universidades participantes estão trabalhando juntas para tornar isso uma realidade. A frente de onda e o formato do feixe podem ser controlados individualmente e ajustados dinamicamente.”