Les chercheurs ont conçu des éléments optiques ultraminces reconfigurables électromécaniquement qui peuvent être contrôlés et programmés pixel par pixel. Ces métasurfaces polyvalentes pourraient offrir un nouveau moyen basé sur des puces pour obtenir un contrôle de la lumière à l’échelle nanométrique, ce qui pourrait conduire à de meilleurs affichages optiques, à un codage d’informations et à un traitement numérique de la lumière.



 » Les métasurfaces sont des éléments optiques ultrafins et compacts qui peuvent être utilisés pour manipuler l’amplitude, la period et la polarisation de la lumière « , a déclaré le chef de l’équipe de recherche Jiafang Li de l’Institut de technologie de Pékin en Chine. « Bien que la plupart des métasurfaces soient statiques et passives, nous avons créé des métasurfaces qui se déforment mécaniquement en réponse aux forces électrostatiques. »

Dans la revue Optics Convey de l’Optical Culture (OSA), les chercheurs décrivent remark ils ont créé les nouvelles métasurfaces à l’aide de approaches à l’échelle nanométrique inspirées du kirigami, une variante de l’origami qui comprend la coupe ainsi que le pliage. Cela leur a permis de créer de minuscules unités qui se transforment de conceptions 2D en buildings 3D lorsqu’une pressure est appliquée.



« Nous avons pu créer un affichage holographique dynamique à l’aide de notre métasurface reconfigurable », a déclaré Li. « Ces éléments optiques pourraient conduire à de nouveaux styles d’appareils dotés de fonctionnalités optiques multitâches et réinscriptibles. Ils pourraient également être utilisés dans des écrans 3D en temps réel et des projecteurs haute résolution, par exemple. »

Motifs en spirale qui passent de la 2D à la 3D

Pour créer les nouvelles métasurfaces, les chercheurs ont conçu un motif 2D répétitif de deux spirales combinées qui sont gravées dans un nanofilm d’or et suspendues au-dessus de piliers en dioxyde de silicium. Les unités sont disposées dans un réseau carré avec seulement deux microns d’espace entre chacune. Lorsqu’une rigidity est appliquée, les spirales se déforment en raison des forces électrostatiques. Cette transformation, qui est réversible et répétable, peut être utilisée pour moduler dynamiquement les propriétés optiques de la métasurface.

Les chercheurs ont utilisé leur nouvelle approche pour créer deux kinds de métasurfaces pour contrôler la lumière pixel par pixel. Une métasurface utilisait la même stress pour déformer chaque unité, mais comportait des spirales avec des motifs structurels qui variaient pour créer différentes hauteurs de déformation. La deuxième métasurface a utilisé différentes tensions appliquées à chaque unité pour obtenir des hauteurs de déformation différentes pour des unités ayant des motifs structurels identiques.

Comme démonstration de preuve de concept, les chercheurs ont utilisé ces métasurfaces pour démontrer le contrôle du faisceau et pour faire un affichage holographique. « Nous avons pu reconstruire des images à partir de la métasurface en contrôlant simplement la polarisation de tension, prouvant la faisabilité de notre schéma pour une modulation efficace de la lumière », a déclaré Li.

Les chercheurs prévoient d’explorer des stratégies pouvant être utilisées pour obtenir un contrôle de tension pixelisé, telles que la méthode d’adressage multiligne utilisée pour piloter plusieurs lignes simultanément dans les écrans OLED commerciaux. Pour rendre la technologie furthermore pratique, ils travaillent également à améliorer le rapport sign sur bruit et la qualité de modulation du système de reconfiguration.