À ce jour, la direction du faisceau s'est généralement appuyée sur des dispositifs mécaniques, tels que les miroirs montés sur cardan ou les prismes de Risley rotatifs, qui ont des problèmes inhérents, y compris la grande taille, poids, et de puissance (SWaP), taux de balayage lents, coûts de réparation et de remplacement élevés, et de courtes durées de vie avant défaillance mécanique. Les puces de réfracteur optique électro-évanescent orientable (SEEOR) prennent la lumière laser dans l'infrarouge moyen (MWIR) en entrée et orientent le faisceau à la sortie en deux dimensions sans avoir besoin de dispositifs mécaniques. Les SEEOR sont destinés à remplacer les guirlandes mécaniques traditionnelles par des barres beaucoup plus petites, briquet, des appareils plus rapides qui utilisent des quantités infimes d'énergie électrique et ont une longue durée de vie car ils n'ont pas de pièces mobiles. Crédit :Jason Myers/États-Unis Laboratoire de recherche navale
Des scientifiques du laboratoire de recherche naval des États-Unis ont récemment fait la démonstration d'une nouvelle technologie de guidage de faisceau non mécanique à base de puces qui offre une alternative aux coûteuses, des scanners laser de type cardan mécaniques encombrants et souvent peu fiables et inefficaces.
La puce, connu sous le nom de réfracteur optique électro-évanescent orientable, ou SEEOR, prend la lumière laser dans l'infrarouge moyen (MWIR) comme entrée et dirige le faisceau en deux dimensions à la sortie sans avoir besoin de dispositifs mécaniques, ce qui démontre une capacité de direction améliorée et des vitesses de balayage plus élevées que les méthodes conventionnelles.
« Compte tenu de la petite taille, poids et consommation d'énergie et capacité de direction continue, cette technologie représente une voie prometteuse pour les technologies d'orientation de faisceau MWIR, " a déclaré Jesse Frantz, chercheur en physique, Division des sciences optiques du LNR. "La cartographie dans la gamme spectrale MWIR démontre un potentiel utile dans une variété d'applications, tels que la détection chimique et la surveillance des émissions des sites de déchets, raffineries, et d'autres installations industrielles."
Le SEEOR est basé sur un guide d'ondes optique, une structure qui confine la lumière dans un ensemble de couches minces d'une épaisseur totale inférieure au dixième de celle d'un cheveu humain. La lumière laser entre par une facette et se déplace dans le noyau du guide d'ondes. Une fois dans le guide d'ondes, une partie de la lumière est située dans une couche de cristaux liquides (LC) au-dessus du noyau. Une tension appliquée au LC à travers une série d'électrodes à motifs modifie l'indice de réfraction (en effet, la vitesse de la lumière dans le matériau), dans des parties du guide d'ondes, faire agir le guide d'onde comme un prisme variable. Une conception soignée des guides d'ondes et des électrodes permet de traduire ce changement d'indice de réfraction en une vitesse élevée et une direction continue en deux dimensions.
Les SEEOR ont été développés à l'origine pour manipuler la lumière infrarouge à ondes courtes (SWIR) - la même partie du spectre utilisée pour les télécommunications - et ont trouvé des applications dans les systèmes de guidage pour les voitures autonomes.
"Réaliser un SEEOR qui fonctionne dans le MWIR était un défi majeur, " a déclaré Frantz. " La plupart des matériaux optiques courants ne transmettent pas la lumière MWIR ou sont incompatibles avec l'architecture du guide d'ondes, le développement de ces dispositifs a donc nécessité un tour de force de l'ingénierie des matériaux. »
Pour y parvenir, les chercheurs du LNR ont conçu de nouvelles structures de guides d'ondes et des LC transparents dans le MWIR, de nouvelles façons de modeler ces matériaux, et de nouvelles façons d'induire l'alignement dans les LC sans absorber trop de lumière. Ce développement a combiné les efforts de plusieurs divisions du LNR, y compris la division des sciences optiques pour les matériaux MWIR, conception et fabrication de guides d'ondes, et le Center for Bio/Molecular Science and Engineering pour la chimie synthétique et la technologie des cristaux liquides.
Les SEEOR résultants ont pu diriger la lumière MWIR sur une plage angulaire de 14° × 0,6°. Les chercheurs travaillent maintenant sur des moyens d'augmenter cette plage angulaire et d'étendre encore plus la portion du spectre optique où les SEEOR fonctionnent. Les détails complets de cette recherche peuvent être trouvés dans l'édition de décembre 2018 du Journal de la Société d'optique d'Amérique .
