Un réseau de polarisation de Bragg d'un pouce de diamètre diffracte la lumière blanche d'une lampe de poche LED sur un écran placé à proximité. Même si la différence entre la direction d'entrée et de sortie de la lumière est très grande, le réseau est très efficace pour un large éventail d'angles d'entrée. La séparation de couleur extrêmement importante se produit parce que la structure de réseau a une structure périodique à l'échelle nanométrique plus petite que la longueur d'onde de la lumière visible. Crédit :Université d'État de Caroline du Nord
Des chercheurs en ingénierie et en physique de l'Université d'État de Caroline du Nord ont développé une nouvelle technologie d'éclairage de direction qui permet une plus grande entrée de lumière et une plus grande efficacité - un développement qui promet de créer des systèmes d'affichage à réalité augmentée plus immersifs.
En cause, les réseaux de diffraction, qui sont utilisés pour manipuler la lumière dans tout, des affichages électroniques aux technologies de communication par fibre optique.
"Jusqu'à maintenant, les réseaux de diffraction de pointe configurés pour orienter la lumière visible vers de grands angles ont une plage d'acceptation angulaire, ou bande passante, d'environ 20 degrés, ce qui signifie que la source lumineuse doit être dirigée dans le réseau dans un arc de 20 degrés, " dit Michael Escuti, professeur de génie électrique et informatique à l'État de Caroline du Nord et auteur correspondant d'un article sur le travail. « Nous avons développé un nouveau réseau qui étend cette fenêtre à 40 degrés, permettant à la lumière d'entrer dans le réseau à partir d'une plus large gamme d'angles d'entrée.
"L'effet pratique de cela - dans les écrans de réalité augmentée, par exemple – serait que les utilisateurs aient un plus grand champ de vision ; l'expérience serait plus immersive, " dit Escuti, qui est également le directeur scientifique d'ImagineOptix Corp., qui a financé le travail et a autorisé la technologie.
La nouvelle grille est également nettement plus efficace.
"Dans les grilles précédentes dans une configuration comparable, une moyenne de 30 pour cent de la lumière entrante est diffractée dans la direction souhaitée, " dit Xiao Xiang, un doctorat étudiant à NC State et auteur principal de l'article. "Notre nouveau réseau diffracte environ 75 pour cent de la lumière dans la direction souhaitée."
Cette avancée pourrait également rendre les réseaux de fibre optique plus économes en énergie, disent les chercheurs.
Le nouveau réseau réalise l'avancée de la bande passante angulaire en intégrant deux couches, qui se superposent de manière à permettre à leurs réponses optiques de fonctionner ensemble. Une couche contient des molécules disposées selon une « inclinaison » qui lui permet de capturer 20 degrés de largeur de bande angulaire. La deuxième couche est disposée à une inclinaison différente, qui capture une bande passante angulaire adjacente de 20 degrés.
L'efficacité plus élevée provient d'un motif variant en douceur dans l'orientation des molécules de cristaux liquides dans le réseau. Le motif affecte la phase de la lumière, qui est le mécanisme responsable de la réorientation de la lumière.
"La prochaine étape de ce travail est de tirer parti de ces réseaux et de fabriquer une nouvelle génération de matériel de réalité augmentée, " dit Escuti.
Le papier, "Les réseaux de polarisation de Bragg pour une large bande passante angulaire et un rendement élevé à des angles de déviation élevés, " est publié dans la revue Rapports scientifiques . L'article a été co-écrit par Jihwan Kim, professeur assistant de recherche en génie électrique et informatique à NC State.
