طور فريق بحثي مشترك من جامعة هونغ كونغ للعلوم والتكنولوجيا، جامعة فودان، وجامعة هونغ كونغ تقنية هولوغرافية متجهة جديدة، تستخدم ميتاسورفسًا رقيقًا جدًا لتوليد صور هولوغرافية مشفرة في آنٍ واحد بمعلومات الكثافة والاستقطاب. يفتح هذا التقدم آفاقًا جديدة لتطبيقات الهولوغرافيا في الأنظمة البصرية المتكاملة.

تعتمد أنظمة الهولوغرافيا التقليدية على أجهزة تداخل بصري معقدة، بينما تبسط خوارزميات الحوسبة مثل خوارزمية Gerchberg-Saxton عملية التصميم، لكنها تنتج هولوغرامات سكالرية ذات استقطاب موحد فقط. تحقق تقنية الهولوغرافيا المتجهة الجديدة التحكم الدقيق في الطور وتحويل الاستقطاب من خلال تصميم ذرات ميتا بهيكل معدن-عازل-معدن. يبلغ سمك جهاز الميتاسورفس ربع طول الموجة العاملة فقط، وحجم العينة أقل من 200×200 ميكرومتر مربع، مما يتمتع بقابلية تكامل ممتازة.

دمج الفريق البحثي خوارزمية GS مع تقنية تحليل الموجات، لحساب خصائص التشتت المطلوبة لكل ذرة ميتا. من خلال ضبط المعلمات الهندسية وزاوية الدوران، يتم التحكم في طور الانعكاس وحالة الاستقطاب باستخدام الرنين الهيكلي وطور Pancharatnam-Berry. في التجارب التي أجريت في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة عند 1064 نانومتر، نجح الباحثون في صنع هولوغرامات متجهة تحتوي على أنماط معقدة مثل الساعة، الزهرة، والطيور الطائرة.

أظهرت نتائج التجارب أن هذه الصور الهولوغرافية تظهر حالات استقطاب مختلفة في مناطق مختلفة، وعند ملاحظتها من خلال دوران المستقطب، تُحدث الأنماط تأثيرات ديناميكية متغيرة. توفر هذه الخاصية إمكانيات جديدة لتطبيقات التشفير البصري والمكافحة التزييف. بلغت كفاءة التحويل لأحد الأجهزة حوالي 68%، متجاوزة أنظمة الهولوغرافيا المتجهة السابقة.

أسست هذه الدراسة منصة متعددة الوظائف لتقنية الهولوغرافيا المتجهة عالية الكفاءة وغير المعتمدة على الاستقطاب. تجعل التصميم الرقيق جدًا وتوافقه مع الفوتونيات المتكاملة على الشريحة يُظهر إمكانات تطبيقية في مجالات تخزين البيانات الآمنة، تقنيات مكافحة التزييف، والأنظمة البصرية المتكاملة. تنطبق الطريقة أيضًا على نطاقات أطوال موجية أخرى وأوضاع النفاذية، ومن المتوقع تحسين الأداء أكثر باستخدام مواد عازلة في المستقبل.