Quarante-cinq métalenses d'un centimètre sur une plaquette de silicium focalisent la lumière sur une feuille de papier. Crédit :Joon-Suh Park/Harvard SEAS
Les Metalenses, des surfaces planes qui utilisent des nanostructures pour focaliser la lumière, sont sur le point de tout révolutionner, de la microscopie aux caméras, capteurs, et affiche. Mais si loin, la plupart des lentilles avaient à peu près la taille d'un morceau de paillettes. Bien que les lentilles de cette taille fonctionnent bien pour certaines applications, un objectif plus grand est nécessaire pour les conditions de faible luminosité, tel qu'un système d'imagerie embarqué sur des satellites orbitaux, et applications VR, où la lentille doit être plus grande qu'une pupille.
Maintenant, des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ont développé un tout-verre, des métaux centimétriques dans le spectre visible qui peuvent être fabriqués à l'aide de méthodes de fabrication de puces conventionnelles.
La recherche a été publiée dans Lettres nano .
"Cette recherche ouvre la voie aux caméras dites au niveau de la plaquette pour les téléphones portables, où la puce CMOS et les metalenses peuvent être directement empilés les uns sur les autres avec un alignement optique facile car ils sont tous deux plats, " a déclaré Federico Capasso, le professeur Robert L. Wallace de physique appliquée et Vinton Hayes chercheur principal en génie électrique à SEAS et auteur principal de l'article. "À l'avenir, la même entreprise peut fabriquer à la fois la puce et les lentilles car les deux peuvent être fabriquées à l'aide de la même technologie :la lithographie."
"Précédemment, nous n'étions pas en mesure de produire en série des métalenses centimétriques à des longueurs d'onde visibles parce que nous utilisions soit la lithographie par faisceau d'électrons, ce qui prend trop de temps, ou une technique appelée lithographie pas à pas i-line, qui n'a pas une résolution suffisante pour modéliser les structures de taille inférieure à la longueur d'onde requises, " a déclaré Joon-Suh Park, un doctorat candidat à SEAS et premier auteur de l'article.
Une image SEM agrandie des nanopiliers des métaux. Crédit :Joon-Suh Park/Harvard SEAS
Pour produire en masse un metalens centimétrique, les chercheurs ont utilisé une technique appelée lithographie par projection ultraviolette profonde (DUV), qui est couramment utilisé pour modeler des lignes et des formes très fines dans des puces de silicium dans tout, des ordinateurs aux téléphones portables. La technique peut produire de nombreux métalenses par puce, chacun composé de millions d'éléments nanométriques avec un seul coup d'exposition, comme prendre une photo.
Les chercheurs ont éliminé les processus de dépôt fastidieux qui étaient nécessaires pour les métalenses précédentes en gravant le motif de nanostructure directement sur une surface de verre.
C'est le premier produit en série, tout en verre, des métaux centimétriques dans le spectre visible.
Bien que cet objectif soit chromatique, ce qui signifie que toutes les différentes couleurs de lumière ne se concentrent pas au même endroit, les chercheurs travaillent sur des métalenses achromatiques de grand diamètre.
