Chip TDK: colori laser con la tensione, consumi giù fino al 75%

Gli smart glasses hanno un problema di display che le loro dimensioni rendono difficile da risolvere. La scansione con fascio laser evita una griglia fissa di pixel: uno specchio fa scorrere un laser sul campo visivo e costruisce l'immagine punto per punto. Per rendere l'immagine più nitida senza ingrandire l'ottica, il colore deve cambiare più in fretta, e i sistemi attuali faticano a cambiare il colore del laser in modo rapido ed efficiente. Un team guidato da Yasuhiro Takagi della TDK Corporation ha provato un modo diverso per controllarlo.

I sistemi convenzionali regolano la luminosità di ogni colore modificando la corrente elettrica che alimenta il diodo laser. È un processo lento: la modulazione diretta della corrente ha una banda più stretta della modulazione ottica esterna, il che limita la velocità con cui i colori possono cambiare e, di conseguenza, la risoluzione raggiungibile. Inoltre i diodi laser devono superare una corrente di soglia prima di emettere luce sufficiente, e questo aumenta i consumi. Il chip di Takagi non tocca i laser. Tensioni applicate a un sottile film di niobato di litio, un materiale le cui proprietà ottiche possono essere controllate elettricamente, regolano l'intensità della luce rossa, verde e blu prima che le tre si fondano. Ciascun colore attraversa un interferometro Mach–Zehnder, una struttura che divide la luce e la ricombina in modo che una tensione determini quanta ne passa, e un multiplexer realizzato con guide d'onda in niobato di litio porta i colori in un unico fascio.

Negli esperimenti, i ricercatori hanno controllato i canali colore tramite la tensione, e la loro combinazione ha prodotto un'uscita a colori completi. Il dispositivo è stato anche integrato con uno specchio di scansione MEMS, un piccolo specchio meccanico, per dimostrarne il potenziale in un vero sistema di scansione laser. Il chip ha raggiunto una banda di modulazione di 10 gigahertz, che i ricercatori ritengono sufficiente per la risoluzione 4K e superiori. Riportano inoltre che i consumi complessivi potrebbero scendere di oltre il 75% rispetto all'approccio convenzionale. Poiché il circuito fotonico controlla direttamente l'intensità della luce, non servono più i filtri a densità neutra che attenuano l'eccesso di potenza del laser.

Per chi indossa gli occhiali, la promessa è un'immagine più nitida da un display che consuma meno, in una montatura che resta piccola. I primi a beneficiarne sarebbero i produttori di smart glasses, che potrebbero integrare meno componenti ottici per ottenere lo stesso risultato. Le fonti non indicano alcuna tempistica, e si tratta di una dimostrazione di laboratorio: il prossimo passo del team è ridurre le perdite ottiche che si verificano quando la luce attraversa le guide d'onda in niobato di litio e quando i colori vengono combinati. Perdite minori, sostengono i ricercatori, renderebbero più concreta l'adozione di questo tipo di circuito nei display indossabili compatti.