(Phys.org) —Les hologrammes ont attiré une large attention pour leur capacité à produire une image 3D réaliste d'un objet en enregistrant le champ lumineux de l'objet et en reconstruisant plus tard le champ lumineux sur une surface 2D. Maintenant, les chercheurs ont fabriqué un hologramme à l'aide de métamatériaux qui peuvent produire des images holographiques doubles de différentes couleurs sur une seule surface. Les deux images sont générées par deux polarisations orthogonales, tandis que les couleurs sont produites par la large plage de longueur d'onde de fonctionnement de l'hologramme.

Les chercheurs, Wei Ting Chen, et al., d'institutions à Taïwan, les Etats Unis, Chine, et Singapour, ont publié un article sur le méta-hologramme dans un récent numéro de Lettres nano .

Les chercheurs expliquent que la technologie actuelle des hologrammes est limitée par les matériaux, qui ne fonctionnent que dans une petite région du spectre électromagnétique. Récemment, les chercheurs se sont tournés vers les métamatériaux, matériaux construits artificiellement avec des structures sous-longueur d'onde, pour créer des hologrammes car ils fonctionnent sur une plus large gamme de fréquences. Cependant, les métamatériaux sont volumineux, ce qui signifie que la lumière doit parcourir une longue distance à travers eux. Une grande partie de la lumière est absorbée, résultant en une faible efficacité pour les reconstructions d'images.

Ici, les chercheurs ont fabriqué un hologramme basé sur une sous-catégorie de métamatériaux appelés métasurfaces, qui sont 2D et donc plus minces que les métamatériaux 3D typiques. Les méta-hologrammes résultants ont la plus grande efficacité, 18% (défini comme la puissance totale de l'image reconstruite divisée par la puissance du laser incident), de tout hologramme fabriqué à l'aide de métamatériaux à ce jour.

Le méta-hologramme se compose de nombreuses minuscules nanocroix en or. Chaque pixel du méta-hologramme de 100 x 100 pixels est construit avec un réseau de 6 x 6 nanotiges en or, et les pixels de nanotige de la deuxième image sont tournés perpendiculairement à la première, résultant en un réseau 6 x 6 de nanocroix d'or. Puisque la longueur de chaque nanotige détermine la phase des ondes lumineuses, les chercheurs ont construit des nanotiges de quatre longueurs différentes, donnant 16 combinaisons, pour réaliser quatre phases. La conception démontre que le réglage des paramètres géométriques de la métasurface permet de moduler la phase des ondes électromagnétiques sur une large gamme de fréquences.