Images au microscope de deux lentilles nanofilaires reconfigurables :(a) une lentille avec deux distances focales différentes, permettant deux grossissements différents, et (f) une lentille stéréoscopique dans laquelle l'axe optique change. (b) et (g) montrent les lentilles sous un éclairage polarisé x, tandis que (c) et (h) montrent les lentilles sous un éclairage polarisé en y. (d) et (e) montrent des grossissements dépendant de la polarisation de 1,12 et 0,59. (i) et (j) présentent une parallaxe dépendante de la polarisation. Crédit image :Schonbrun, et al. ©2011 Société chimique américaine
(PhysOrg.com) -- En tirant parti des propriétés optiques uniques des matériaux nanométriques, des chercheurs ont conçu une lentille faite de nanofils qui peut reconfigurer ses propriétés d'imagerie sans aucun contrôle électronique ou mécanique. L'objectif est disponible en deux variétés différentes, dont l'un peut permettre de zoomer à deux grossissements différents, tandis que l'autre peut créer des images stéréoscopiques qui montrent des objets en trois dimensions avec un seul, lentille indivise. Ces fonctionnalités pourraient s'avérer utiles pour les systèmes de micro-imagerie, qui fonctionnent à une échelle à laquelle les techniques traditionnelles de zoom et d'imagerie stéréoscopique ne fonctionnent pas.
Les chercheurs, Ethan Schönbrun, Kwanyong Seo, et Kenneth B. Crozier de l'Université Harvard ont publié leur étude sur les deux nouveaux systèmes d'imagerie reconfigurables dans un récent numéro de Lettres nano .
Pour construire chaque lentille, les chercheurs ont utilisé des nanofils à elliptique, plutôt que l'habituel sphérique, des sections transversales. Afin de rendre les nanofils elliptiques, les chercheurs ont utilisé une combinaison de lithographie par faisceau d'électrons et de gravure ionique réactive pour façonner chaque nanofil. Les nanofils elliptiques ont présenté un effet attrayant appelé « forme biréfringence, ” ce qui signifie que l'information (ou dans ce cas, fonctions de lentille) peuvent être codés holographiquement en éléments optiques en changeant la polarisation de la lumière entrante. En utilisant cet effet, les chercheurs ont pu coder deux paramètres de lentille différents dans chaque lentille de réseau de nanofils.
« Nous avons développé une méthode pour coder deux fonctions de lentille distinctes en un seul élément optique, » a déclaré Schonbrun PhysOrg.com . "L'encodage est basé sur la réponse dépendante de la polarisation des nanofils de silicium à section transversale elliptique."
La première lentille de réseau de nanofils a la capacité de grossir un objet à deux grossissements différents (1,12 et 0,59), puisque les deux polarisations lumineuses différentes déterminent la distance focale de l'objectif. De cette façon, l'objectif sert d'extrémité avant d'un système de zoom non mécanique pour les petits objets situés à quelques centaines de micromètres.
La deuxième lentille de réseau de nanofils a la capacité d'enregistrer des images stéréoscopiques en trois dimensions, un exploit qui nécessite généralement deux objectifs positionnés à des angles différents ou au moins un seul objectif avec une ouverture divisée. Dans cette lentille, la distance focale est la même pour les deux polarisations de la lumière, mais l'axe optique de chaque lentille change légèrement en fonction de la polarisation de la lumière entrante. Les images résultantes ont une parallaxe, comme si l'objectif avait capturé des images des objets sous deux angles différents, même si l'objectif lui-même ne bouge pas et n'a pas d'ouverture divisée.
Dans chacune de ces lentilles, la propriété en question (grossissement et stéréoscopie) peut avoir l'un des deux réglages différents. À l'avenir, les chercheurs prédisent qu'il sera possible d'augmenter ce nombre à trois paramètres, même si cela nécessitera d'augmenter le nombre de différentes géométries de nanofils.
Ces lentilles nanométriques aux propriétés reconfigurables pourraient avoir des applications dans les systèmes d'imagerie micro-optique, où il est traditionnellement difficile d'ajuster dynamiquement les propriétés d'imagerie. Les petites caméras sont de plus en plus utilisées en médecine, comme pour l'endoscopie, ainsi que dans la photographie grand public et la vision industrielle.
« Cette technologie d'objectif pourrait être mise en œuvre dans des applications d'imagerie qui nécessitent peu de pièces mobiles ou une consommation d'énergie réduite, », a déclaré Schönbrun. « À l'avenir, nous prévoyons d'intégrer cette technologie d'objectif avec des capteurs d'image basés sur la diversité de polarisation pour rendre ces systèmes complètement non mécaniques.
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