La prochaine génération d'appareils électroniques, allant des moniteurs de santé personnels et des casques de réalité augmentée aux instruments scientifiques sensibles qui ne seraient trouvés que dans un laboratoire, intégrera probablement des composants qui utilisent l'optique de métasurface, selon Andreï Faraon, professeur de physique appliquée à la division d'ingénierie et de sciences appliquées de Caltech. L'optique des métasurfaces manipule la lumière de la même manière qu'une lentille pourrait le faire :se plier, se concentrer, ou en le réfléchissant, mais le faire d'une manière finement contrôlable en utilisant des structures microscopiques soigneusement conçues sur une surface autrement plane. Cela les rend à la fois compacts et finement réglables, qualités attrayantes pour les appareils électroniques. Cependant, les ingénieurs devront surmonter plusieurs défis pour les généraliser.

La plupart des systèmes optiques nécessitent plus d'une seule métasurface pour fonctionner correctement. Dans les systèmes optiques basés sur les métasurfaces, la majeure partie du volume total à l'intérieur de l'appareil n'est qu'un espace libre à travers lequel la lumière se propage entre différents éléments. Le besoin de cet espace libre rend l'ensemble de l'appareil difficile à réduire, tandis que l'intégration et l'alignement de plusieurs métasurfaces dans un seul appareil peuvent être compliqués et coûteux.

Pour surmonter cette limite, le groupe Faraon a introduit une technologie appelée "optique de métasurface pliée, " qui est un moyen d'imprimer plusieurs types de métasurfaces de chaque côté d'un substrat, comme le verre. De cette façon, le substrat lui-même devient l'espace de propagation de la lumière. Comme preuve de concept, l'équipe a utilisé la technique pour construire un spectromètre, qui est un instrument scientifique pour diviser la lumière en différentes couleurs, ou longueurs d'onde, et mesurer leurs intensités correspondantes. (Les spectromètres sont utilisés dans divers domaines; par exemple, en astronomie, ils sont utilisés pour déterminer la composition chimique des étoiles en fonction de la lumière qu'elles émettent.) Le spectromètre construit par l'équipe de Faraon a une épaisseur de 1 millimètre et est composé de trois métasurfaces réfléchissantes placées les unes à côté des autres qui se divisent et réfléchissent la lumière, et finalement le concentrer sur un réseau de détecteurs. La conception est décrite dans un article publié par Communication Nature le 10 octobre.

Un spectromètre compact comme celui développé par le groupe de Faraon a une variété d'utilisations, y compris en tant que système de mesure de la glycémie non invasif qui pourrait être inestimable pour les patients diabétiques. La plate-forme utilise plusieurs éléments de métasurface qui sont fabriqués en une seule étape, donc, en général, il offre une voie potentielle vers des systèmes optiques complexes mais peu coûteux.

L'article s'intitule "Spectromètre compact de métasurface pliée".