(Phys.org)—Les chercheurs ont conçu une lentille optique qui présente deux propriétés qui n'ont pas encore été démontrées ensemble :l'auto-focalisation et un effet optique appelé effet Talbot qui crée des motifs de lumière répétitifs. Les chercheurs ont montré que la combinaison de ces deux propriétés peut être utilisée pour transférer un signal numérique codé sans perte d'information, qui a des applications potentielles pour réaliser des systèmes de communication optique très efficaces.

Les scientifiques, Xiangyang Wang et Hui Liu à l'Université de Nanjing, Huanyang Chen à l'Université de Xiamen, avec leurs co-auteurs, ont publié un article sur le nouvel objectif, appelé « lentille conforme », " dans un récent numéro de Lettres d'examen physique .

Ce type de lentille conforme, qui est également connu sous le nom de lentille Mikaelian, est née du domaine de l'optique de transformation, qui est basé sur l'idée que les lentilles peuvent diriger la lumière par analogie avec la façon dont la géométrie incurvée de l'espace-temps plie la lumière en relativité générale.

L'objectif principal de l'étude était de concevoir une lentille conforme qui fonctionne simultanément dans deux régimes différents :le régime géométrie optique, dans laquelle la lumière est traitée comme une particule, et le régime d'optique ondulatoire, ce qui explique également les propriétés ondulatoires de la lumière.

Travailler dans les deux régimes est difficile car les deux régimes ont deux exigences apparemment opposées pour la taille des longueurs d'onde de travail. D'une part, les longueurs d'onde de travail doivent être beaucoup plus petites que la taille de la lentille, mais en même temps, ils doivent être plus grands que les unités de base qui composent la lentille.

Pour relever ce défi, les chercheurs ont commencé avec un objectif fish-eye de Maxwell, qui date des années 1850, comme base de la lentille conforme. Ils ont expliqué qu'essayer de réaliser une lentille avec les propriétés souhaitées en utilisant une optique de transformation conventionnelle est très difficile, en partie en raison de ses exigences sur un support tridimensionnel. D'autre part, l'optique de transformation conforme impose des exigences à un support bidimensionnel, ce qui facilite les exigences de fabrication.

"Bien que l'optique de transformation puisse être utilisée pour concevoir de nombreux nouveaux dispositifs optiques, il est généralement très difficile à utiliser dans des systèmes pratiques, surtout dans le régime visible, " Liu a dit Phys.org . « Dans notre travail, nous avons établi une plate-forme d'expérimentation réalisable pour obtenir des dispositifs optiques de transformation de conformation."

Après avoir construit la lentille conforme, les chercheurs ont démontré que la lentille présente à la fois une auto-focalisation, qui est une propriété de l'optique géométrique, et l'effet Talbot, qui est une propriété de l'optique ondulatoire. De cette façon, l'appareil relie les deux domaines distincts de l'optique géométrique et de l'optique ondulatoire.

Le plus intéressant pour les applications potentielles est que l'effet Talbot conforme affiché ici est très différent de l'effet Talbot ordinaire dans d'autres médias en raison de la propriété supplémentaire d'auto-focalisation. L'une des plus grandes différences est que, contrairement à l'effet Talbot ordinaire qui subit une diffraction aux limites, l'effet Talbot conforme ne le fait pas.

En raison de son manque de diffraction, l'effet Talbot conforme peut être utilisé pour transférer des motifs optiques codés sur de longues distances avec une très faible quantité de distorsion. Les chercheurs s'attendent à ce que cette capacité puisse conduire à une méthode très efficace de transfert d'informations numériques dans les futurs systèmes de communication optique à grande vitesse sans perte d'informations.

"Nous pouvons envoyer un flux de chiffres optiques '0' et '1' par communication parallèle, qui est beaucoup plus rapide que la communication série utilisée dans les guides d'ondes optiques ordinaires ou les fibres optiques, " a déclaré Liu. " L'effet Talbot conforme peut aider à réduire les erreurs de transmission en raison de ses propriétés non diffractives et de la bonne auto-focalisation des modèles de champ. "

À l'avenir, les chercheurs prévoient d'explorer diverses applications potentielles de l'optique de transformation conforme, telles que la conception de nouvelles puces photoniques intégrées capables de transporter et de traiter des informations dans des circuits micro-optiques. Ces « puces photoniques conformes » pourraient un jour être utilisées dans les futurs ordinateurs quantiques.

"Nous espérons que l'optique de transformation conforme pourra être utilisée dans les simulateurs quantiques et les ordinateurs quantiques à l'avenir, " a déclaré Chen. "Nous prévoyons également d'imiter les effets quantiques dans l'espace courbe de la relativité générale en utilisant l'optique de transformation conforme, comme l'horizon d'un trou noir et le rayonnement de Hawking."

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