La demande de détection de lumière infrarouge (IR), invisible à l’œil humain, est en constante augmentation, en raison d’une grande variété d’applications allant du contrôle de la qualité des aliments et de la télédétection aux dispositifs de eyesight nocturne et au lidar. Les caméras IR commerciales nécessitent la conversion de la lumière infrarouge en électrons et la projection de l’image résultante sur un écran. Cet affichage bloque la transmission de la lumière obvious, perturbant ainsi la vision normale. De plus. ce qui rend les détecteurs IR encombrants et lourds.



Une alternate tout optique aux caméras traditionnelles est l’utilisation d’un processus optique non linéaire pour convertir la lumière IR en seen. Dans ce cas, les signaux électriques ne sont moreover impliqués dans le processus de détection IR, et l’image, convertie dans le noticeable, peut être capturée par un œil ou une caméra de kind téléphone. Le processus optique utilisé dans cette method est la génération de fréquence somme (SFG) non linéaire. Dans le processus SFG. dont l’un dans le spectre IR, interagissent au sein d’un matériau non linéaire pour générer une émission à des fréquences furthermore élevées et visibles. Cependant, dans les approches habituelles, cette conversion repose sur des cristaux non linéaires volumineux et coûteux.

Une plate-forme très intéressante pour surmonter ces restrictions est l’utilisation de couches de nanocristaux ultrafines connues sous le nom de métasurfaces. Les métasurfaces sont des réseaux planaires de nanoantennes densément emballées, conçues pour manipuler diverses propriétés de la lumière incidente, y compris sa fréquence. Parmi divers exemples, les métasurfaces diélectriques et semi-conductrices se sont révélées très prometteuses pour améliorer les processus optiques non linéaires à l’échelle nanométrique. De telles métasurfaces peuvent présenter une conversion de fréquence améliorée en raison de l’excitation de résonances optiques et d’un bon couplage à l’espace libre. Ainsi. Il est important de noter que les métasurfaces transparentes pourraient effectuer une imagerie IR dans une configuration de transmission et transmettre simultanément la lumière visible pour permettre une vision normale.



Avec cette idée en tête, des chercheurs de l’Université nationale australienne, de l’Université de Nottingham Trent et de collaborateurs du monde entier ont réussi à démontrer l’imagerie infrarouge by means of des métasurfaces non linéaires composées de petits nanocristaux semi-conducteurs. les chercheurs ont conçu une métasurface multirésonante pour améliorer le champ à toutes les fréquences participant au processus SFG. La métasurface conçue a été fabriquée et transférée sur un verre clear, formant une couche de nanocristaux sur la area du verre.

Dans l’expérience, une image IR d’une cible en étoile Siemens a illuminé les métasurfaces. L’image IR de la cible a été mélangée avec un deuxième faisceau et, grâce au processus SFG, convertie à une longueur d’onde visible à 550 nm (lumière verte). Les visuals vertes visibles, capturées avec une caméra conventionnelle, correspondent à différentes positions transversales de la cible, y compris le cas où la cible a été complètement retirée du trajet du faisceau IR et l’émission SFG de la métasurface a été observée. Bien que différentes functions du faisceau de signal IR soient converties par des nanocristaux indépendants composant la métasurface, les visuals ont été bien reproduites dans le obvious.

L’approche d’imagerie IR basée sur les métasurfaces proposée offre de nouvelles opportunités impossibles dans les systèmes de conversion ascendante conventionnels. Par exemple, l’utilisation de faisceaux d’excitation à propagation inverse, ainsi que l’incidence à différents angles et, surtout, l’imagerie infrarouge multicolore par une métasurface conçue de manière appropriée. Par conséquent, les résultats obtenus par les chercheurs peuvent profiter au développement futur d’instruments de eyesight nocturne et de capteurs compacts, offrant une plate-forme ultrafine et ultracompacte et de nouvelles fonctionnalités telles que l’imagerie infrarouge multicolore à température ambiante.