Métalènes intégrées à cristaux liquides. Crédit :Zhixiong Shen et al., Université de Nankin.
Le développement des métasurfaces a ouvert un horizon pour l'avancée de l'optique planaire. Parmi les méta-dispositifs, le métalens a attiré une large attention pour des applications pratiques en imagerie et spectroscopie, car il fournit des manipulations multifonctionnelles du front d'onde pour une meilleure mise au point.
Dans le cadre de la tendance à la miniaturisation et à l'intégration des systèmes photoniques, les metalenses remplacent les lentilles réfractives traditionnelles faites de cristaux ou de polymères polis. Mais leurs fonctions restent statiques. La perspective de réaliser des métalenses actives a motivé l'introduction de matériaux aux propriétés spéciales tels que les bifocaux commutables ou les distances focales discrètes. Jusque récemment, manipulation dynamique des métalenses, dispersion chromatique particulièrement accordable, est resté hors de portée.
Mise au point dynamique avec un seul métal
Les métalenses sont en proie à l'incapacité de concentrer toutes les couleurs au même point, ce qu'on appelle l'aberration chromatique. Surmonter l'aberration chromatique est une préoccupation vitale pour une résolution améliorée en imagerie couleur et hyperspectrale. Au contraire, pour l'analyse spectrographique et les applications tomographiques, la dispersion chromatique aide à séparer les points focaux pour différentes fréquences afin d'éviter la diaphonie.
La possibilité de manipuler la dispersion chromatique de manière dynamique avec un seul métal favoriserait l'intégration du système et la polyvalence fonctionnelle.
Caractérisation structurelle et en champ lointain THz des métaux intégrés LC :(a) Micrographie SEM de la métasurface diélectrique partielle. (b) Micrographie des LCs photo-motifs partiels sous polariseurs croisés. Les barres d'échelle dans (a) et (b) indiquent 100 et 500 m, respectivement. (c) Distances focales simulées et mesurées des métaux de 0,9 à 1,4 THz avec/sans biais saturé (75 Vrms). (d) Imagerie d'un masque de "visage souriant" utilisant ce métal à l'état de polarisation OFF. L'image est clairement révélée dans la large bande conçue en raison de la mise au point achromatique. (e) Imagerie du même masque avec un biais saturé sur les LC. La distorsion aux basses fréquences est due à la déviation de la distance focale par rapport à celle achromatique. Crédit :Zhixiong Shen et al., Université de Nankin.
Cristaux liquides à motifs photo
Une équipe de recherche de l'Université de Nanjing a récemment démontré une manipulation active de la dispersion chromatique, obtenir une focalisation achromatique dans une large bande désignée. Comme indiqué dans l'examen par les pairs, revue en libre accès Photonique avancée , l'équipe a intégré un cristal liquide à motifs photo dans une métasurface diélectrique. Dans leur conception, la métasurface génère une dispersion de phase de résonance linéaire, ce qui signifie que le front de phase de l'onde transmise est retardé linéairement par la métasurface diélectrique. Le cristal liquide (LC) est responsable de la génération d'une modulation de phase géométrique indépendante de la fréquence.
L'équipe a vérifié le contrôle de l'aberration chromatique de la lentille combinée et a démontré un effet de contraste d'imagerie dynamique à large bande significatif. La conception peut être étendue à d'autres métadispositifs actifs; par exemple, l'équipe a présenté un déflecteur de faisceau à dispersion contrôlable. "La combinaison de la flexibilité des métadispositifs avec les caractéristiques électro-optiques à large bande des cristaux liquides rend la conception compétente pour le contrôle du front d'onde des longueurs d'onde visibles au THz et aux micro-ondes, " a fait remarquer l'auteur principal, le professeur Yanqing Lu, du Collège d'ingénierie et de sciences appliquées de l'Université de Nanjing.
Collègue de Lu au Collège d'ingénierie et de sciences appliquées, son collègue auteur principal, le professeur Wei Hu, Remarques, "Nous prévoyons que les métadispositifs intégrés à cristaux liquides donneront naissance à une variété d'éléments photoniques planaires actifs pour améliorer la flexibilité fonctionnelle des systèmes optiques."
