Les chercheurs ont mis au level un système de revêtement optique qui mix des propriétés antibuée et antireflet. La nouvelle technologie pourrait aider à améliorer les performances des systèmes lidar et des caméras.
« Entrer dans une pièce chaude depuis l’extérieur froid peut embuer les lunettes et aveugler l’utilisateur », a déclaré Anne Gärtner, chef de l’équipe de recherche de l’Institut Fraunhofer d’optique appliquée et d’ingénierie de précision et de l’Université Friedrich Schiller de Jena, tous deux à Jena, en Allemagne. “La même selected peut arriver aux capteurs tels que les systèmes lidar utilisés dans les voitures autonomes. Il est vital que les surfaces restent très transparentes, même en cas de buée, afin que la fonctionnalité soit maintenue.”
Dans la revue Utilized Optics de l’Optica Publishing Team, Gärtner et ses collègues décrivent comment ils ont combiné un revêtement polymère qui empêche la development de buée avec des nanostructures poreuses de dioxyde de silicium qui réduisent les reflets. Bien que les revêtements décrits dans le document aient été conçus spécifiquement pour les systèmes lidar, la technologie peut être adaptée à de nombreuses applications différentes.
“Dans notre système de revêtement, les propriétés antibuée et antireflet sont parfaitement combinées, ce qui n’était pas doable auparavant”, a déclaré Gärtner. “Les échantillons fabriqués avec cette nouvelle technologie de revêtement ont déjà été utilisés avec succès pendant un an dans plusieurs prototypes de lidar aéroportés fonctionnant dans diverses situations climatiques à travers le monde.”
Voir clairement
Le système de revêtement décrit dans le document a été développé en réponse à un besoin identifié par Leica Geosystems à Heerbrugg, en Suisse. Leica Geosystems développe des systèmes de mesure lidar aéroportés qui sont utilisés pour la cartographie du terrain et des villes. Lorsqu’il existe des différences de température extrêmes entre l’environnement et le système de mesure, de la buée se produit parfois sur les surfaces optiques, ce qui nuit à la fonctionnalité. L’équipe de Gärtner a collaboré avec Leica Geosystems pour développer une remedy qui gère la buée ainsi que les réflexions lumineuses indésirables.
“Nous avons utilisé un polymère qui empêche la buée sur une area optique en agissant comme un réservoir d’eau”, a déclaré Gärtner. “Cependant, les différences d’indices de réfraction du matériau polymère et de l’air ambiant entraînent des réflexions indésirables et une lumière fantôme. Pour éviter ces réflexions, nous avons combiné le movie antibuée avec de très petites structures – jusqu’à 320 nm de haut – pour créer un effet antireflet associé à la perméabilité à l’eau.”
Pour fabriquer le système de revêtement multifonctionnel, les chercheurs ont appliqué la technologie AR-plas2 développée à l’Institut Fraunhofer d’optique appliquée et d’ingénierie de précision. Il permet de créer plusieurs nanostructures les unes sur les autres. Le processus impliquait de graver une nanostructure dans le revêtement antibuée, puis de fabriquer une seconde nanostructure par-dessus. Avec cette technologie, il est doable d’ajuster les indices de réfraction des nanostructures pour adapter la conception de la double nanostructure afin d’obtenir une très faible réflexion sur une huge gamme spectrale.
Les chercheurs ont testé les effets antireflet et antibuée de leur système de revêtement en utilisant des mesures de réflectance acquises avec un spectrophotomètre et des mesures de buée obtenues après avoir maintenu le côté antireflet/antibuée de l’optique sur de l’eau chauffée. Ces exams en laboratoire ont montré que le système multicouche présentait une très faible réflexion sur une substantial gamme spectrale, ce qui serait extremely hard avec une seule nanostructure. De plus, les nanostructures n’ont pas affecté les propriétés antibuée du revêtement.
Applications du monde réel
Étant donné que les structures sont générées dans une device de revêtement assistée par plasma-ion normal, la nouvelle approche peut être facilement intégrée aux processus de fabrication commerciaux. En in addition d’être appliquée dans plusieurs systèmes prototypes de lidar, la technologie de revêtement est déjà utilisée dans des caméras de smartphone de pointe.
Les chercheurs étudient maintenant remark le système de revêtement pourrait être transféré à d’autres domaines tels que les systèmes d’éclairage adaptatifs dans le secteur auto ou le développement d’ordinateurs quantiques.
“Les systèmes optiques deviennent de moreover en in addition complexes et donc les exigences en matière de qualité d’image augmentent également”, a déclaré Gärtner. “Avec les nanostructures, les propriétés antireflet peuvent être obtenues avec des résultats impressionnants qui ne sont souvent pas réalisables avec les revêtements conventionnels. Grâce à la compréhension fondamentale que nous avons acquise au cours des dernières années, nous sommes convaincus que nous pouvons apporter des revêtements nanostructurés à de nombreuses apps du monde réel. “