VOIR L’ARC-EN-CIEL À TRAVERS LES METALENSES
Les champs de la réalité virtuelle (VR) et de la réalité augmentée (AR) évoluent rapidement et reposent sur des éléments technologiques de base comme les lentilles. Au fur et à mesure que la technologie VR a évolué, les lentilles courbes traditionnelles ont été remplacées par ce que l’on appelle les metalenses. Ces verres plats, qui focalisent la lumière à l’aide de structures nanométriques, sont beaucoup moins volumineux que leurs homologues plus anciens.

Cependant, les lentilles métalliques ont un défaut – elles ne focalisent pas bien sur tous les points du spectre de la lumière. Mais aujourd’hui, les scientifiques ont mis au point le tout premier et unique objectif capable de focaliser l’ensemble du spectre de la lumière visible, c’est-à-dire toutes les couleurs de l’arc-en-ciel, en un seul endroit.

Auparavant, cela n’était possible que grâce à des lentilles empilables. C’est parce que des couleurs différentes se déplacent à travers les matériaux à des vitesses différentes. Le rouge traverse le verre le plus rapidement et le violet le plus lentement, parce que ces couleurs ont les longueurs d’onde les plus longues et les plus courtes, respectivement.

Ces vitesses sont un problème pour les appareils photo, parce qu’elles provoquent des aberrations dans les photographies résultantes puisque chaque couleur n’agit pas de la même façon. Pour que chaque couleur soit bien mise au point, les appareils photos doivent empiler plusieurs objectifs courbes. Le fait d’avoir plusieurs objectifs élimine les distorsions, mais les appareils photos munis ainsi sont lourds et encombrants.

Cette focalisation de l’ensemble du spectre visible est maintenant atteinte. Voici comment, selon Harvard SEAS:

« Des recherches antérieures ont démontré que différentes longueurs d’onde de la lumière pouvaient être focalisées mais à des distances différentes en optimisant la forme, la largeur, la distance et la hauteur des nanofins. Dans ce dernier modèle, les chercheurs ont créé des unités de nanofins appariées qui contrôlent simultanément la vitesse des différentes longueurs d’onde de la lumière. Les nanofins jumelées contrôlent l’indice de réfraction de la surface sur la métasurface et sont réglées de manière à obtenir des délais différents du passage de la lumière à travers les différentes nanofins, ce qui garantit que toutes les longueurs d’onde atteignent le point focal en même temps. »

Harvard SEAS rapporte que les dernières metalens sont capable d’éliminer complètement l’aberration chromatique, un problème courant dans les objectifs d’appareils photos modernes. C’est lorsque les lentilles ne parviennent pas à focaliser toutes les couleurs sur le même point, ce qui provoque des bords colorés ou arc-en-ciel qui apparaissent dans les zones de contraste des photos.

Les metalenses peuvent focaliser toute la lumière du spectre visible au même endroit.
Ce sont les premières en leur genre.

Crédit Image: Jared Sisler/Harvard SEAS.
C’est la première fois que le foyer de chaque couleur a été réalisé avec un seul objectif.
Publiée dans la revue Nature Nanotechnology, cette nouvelle génération de métalènes présente plusieurs avantages par rapport aux lentilles courbes traditionnelles.

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Selon Federico Capasso, Robert L. Wallace, professeur de Physique Appliquée et Vinton Hayes Senior Research Fellow en génie électrique à SEAS et auteur principal de la recherche, les metalenses ont des avantages par rapport aux lentilles traditionnelles. « Les métaux sont minces, faciles à fabriquer et économiques. Cette percée étend ces avantages à toute la gamme visible de la lumière. C’est le prochain grand pas. »

Ainsi, non seulement ces lentilles couvrent l’ensemble du spectre de la lumière visible, mais elles sont également moins chères et beaucoup plus légères. Selon les chercheurs, l’étape suivante consiste à augmenter la taille des metalenses à un centimètre de diamètre – une taille qui a des applications pour l’AR et la RV.

Si ces metalenses simples peuvent être fabriquées à plus grande échelle et adoptées par les entreprises, il est fort possible qu’elles révolutionnent la RV et les appareils photos, les rendant moins encombrants.

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