Imágenes flotando en el aire frente a nosotros como en la película Minority Report ya no son ciencia ficción. Un equipo de investigadores de las Universidades japonesas de Tsukuba, Utsunomiya, Tokio, y del Instituto Tecnológico de Nagoya integrados en el Digital Nature Group (DNG) ha utilizado el láser para crear hologramas tridimensionales interactivos que no solo responden al tacto, sino que además podemos sentir en el aire y son completamente inocuos para el ser humano.

Utilizando láser de femtosegundos -un femtosegundo es un cuatrillón de un segundo, y los láseres transmiten ráfagas que duran 30 a 270 femtosegundos-, los investigadores han creado hologramas que son seguros al tacto. Esta tecnología permite crear imágenes en movimiento mediante píxeles en un área tridimensional llamados vóxeles.  Los vóxeles son en definitiva proyecciones de luz emitidas mediante láseres que ionizan las partículas del aire generando plasma. Las imágenes tridimensionales tienen una resolución de hasta 200.000 puntos por segundo.

Una serie de ondas de choque hace que se note su presencia casi como si fuera un material físico. Al tocarlo, el láser se siente como un papel de lija, dice el investigador principal Yoichi Ochiai, si bien algunos participantes expresaron  que el plasma se sentía un poco como un shock estático.

Hasta ahora quemaba la piel

No se trata del primer intento de utilizar el láser de femtosegundo y nanosegundo para formar plasma de aire y crear imágenes, dice Chunlei Guo, profesor de óptica y  física en la Universidad de Rochester. Sin embargo, los estudios anteriores no han logrado esta alta resolución, y quemaban la piel humana. Excitar moléculas de aire mediante láseres para formar plasma puede ser peligroso y aunque el plasma dura nanosegundos es tiempo suficiente para causar quemaduras.

Para crear su holograma, los investigadores dispararon el láser de femtosegundo a través de un modulador espacial de luz, que hace pasar el haz a través de una serie de lentes, un espejo y un escáner Galvano, el cual posiciona un espejo para dirigir con precisión los rayos láser. Una cámara por debajo del holograma capta la interacción del usuario, permitiendo a los puntos responder cuando son «tocados».

La frecuencia de disparo clave

La clave para conseguir que estos hologramas sean seguros es la menor duración de las ráfagas del láser. Los investigadores en lugar de liberar pulsos a razón de nanosegudos, aumentaron la frecuencia a femtosegundos una velocidad a la cual la luz de cada píxel sigue siendo visible, pero que está muy por debajo de la intensidad necesaria para causar daños. Concretamente, en las pruebas, si los láseres disparaban ráfagas de más de dos segundos, quemaban el cuero utilizado por los investigadores para simular la piel. Pero, si lo transmitían en ráfagas de entre 50 milisegundos a 1 segundo el cuero no quedaba afectado. Al probar el láser de femtosegundo, las ráfagas de más de 2.000 ms, o dos segundos quemaban el cuero de prueba.

Hacia hologramas de mayor tamaño

Ochiai dice que esta máquina es tan sólo una prueba de concepto, las imágenes son muy rudimentarias, pero mejorarlas solo es cuestión de añadir más láseres para formar más vóxeles, y ahora su equipo trabajará para que los hologramas sean más grandes y precisos manteniendo la integridad y seguridad del sistema. Actualmente están limitados por el tamaño del modulador espacial de luz, si bien para este experimento los ampliaron al máximo. El láser en sí puede transmitir hasta 7W, y este experimento de 1 centímetro cúbico solo utilizó 1W de la potencia del láser. El estudio debería ayudar en el diseño de las futuras pantallas láser de femtosegundos.

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Fuente:  IEEE Spectrum