Une nouvelle métasurface composée de nanodisques de silicium intégrés dans un cristal liquide peut être réglée électriquement en activant et désactivant une tension. Le changement de tension modifie l'orientation des molécules de cristaux liquides, qui à son tour modifie la transmission optique de la métasurface. Crédit :Komar et al. Publié par AIP Publishing
(Phys.org)—Les hologrammes dynamiques permettent aux images tridimensionnelles de changer au fil du temps comme un film, mais jusqu'à présent, ces hologrammes sont encore en cours de développement. Le développement d'hologrammes dynamiques peut désormais bénéficier des récentes recherches sur les métasurfaces optiques, un type de surface photonique avec des propriétés optiques accordables.
Dans une nouvelle étude publiée dans Lettres de physique appliquée , une équipe de scientifiques de l'Université nationale australienne de Canberra, Australie; Université Friedrich Schiller d'Iéna à Iéna, Allemagne; et les laboratoires nationaux Sandia à Albuquerque, Nouveau Mexique, NOUS, a démontré une nouvelle façon de régler les métasurfaces optiques.
Une métasurface est une feuille mince constituée d'un réseau périodique d'éléments à l'échelle nanométrique. Les dimensions exactes de ces éléments sont critiques, car ils sont spécifiquement conçus pour manipuler certaines longueurs d'onde de la lumière de manière particulière qui améliore leurs propriétés électriques et magnétiques.
Ici, les scientifiques ont démontré comment manipuler une métasurface en appliquant une tension électrique. En commutant la tension de commande "on" et "off, " les chercheurs pourraient changer la transmission optique de la métasurface. Par exemple, ils pourraient régler la transmission du régime opaque au régime transparent pour certaines longueurs d'onde, obtenir un changement de transmission allant jusqu'à 75 %. Le commutateur de tension pourrait également changer la phase de certaines longueurs d'onde jusqu'à 180°.
"Nous démontrons une nouvelle plate-forme technologique qui permet le réglage de métasurfaces optiques avec un contraste important par simple application d'une tension, " Dragomir Nechev, professeur de physique à l'Australian National University, Raconté Phys.org . « D'un point de vue applicatif, cela ajoute à l'importance que notre concept de réglage est basé sur une technologie similaire à celle utilisée dans les écrans à cristaux liquides commerciaux, ce qui faciliterait grandement la traduction de notre concept en applications réelles de métasurfaces accordables. »
La façon dont ce réglage fonctionne est que la tension modifie physiquement les éléments de la métasurface. La métasurface est constituée d'un réseau carré de nanodisques de silicium de 600 nm de diamètre noyés dans un cristal liquide. Lorsque la tension est "coupée, " les molécules allongées du cristal liquide sont parallèles à la métasurface. L'activation de la tension réoriente les molécules de cristal liquide de sorte qu'elles se dressent perpendiculairement à la métasurface. Les ondes lumineuses interagissent avec la métasurface différemment selon l'orientation du cristal liquide .
Alors que d'autres méthodes de réglage des métasurfaces ont été suggérées, ceux-ci présentent divers inconvénients, tels qu'ils fonctionnent lentement et nécessitent une assistance qui les rend peu pratiques pour des applications immédiates. Étant donné que la nouvelle métasurface réglable électriquement fonctionne rapidement et simplement, les chercheurs s'attendent à ce que la méthode puisse avoir une grande variété d'applications, y compris les hologrammes dynamiques, imagerie accordable, et la direction active du faisceau.
"Concernant une vision ou une inspiration à long terme pour le développement de dispositifs holographiques dynamiques, nous pouvons regarder presque n'importe quel film de science-fiction, ", a déclaré Neshev. "La plupart d'entre eux comportent des dispositifs holographiques d'interaction homme-machine à des fins de visualisation et de communication, où l'hologramme se déplace et change dans le temps en fonction de l'entrée de l'utilisateur.
« Alors que nous sommes encore loin de cet objectif, une application réaliste à moyen terme de nos métasurfaces sont des lentilles accordables pour les applications de microscopie laser et des modeleurs de faisceau avec des fonctionnalités améliorées, comme la réponse sélective de polarisation. La direction active du faisceau ou la mise en forme du faisceau pourraient être appliquées dans les communications ou en tant que composants dans les installations de laboratoire d'optique."
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