Révolution en optique : de nouvelles métasurfaces remplacent les lentilles conventionnelles !

Révolution en optique : de nouvelles métasurfaces remplacent les lentilles conventionnelles !

Des chercheurs de l'Institut technologique de Karlsruhe (KIT) ont présenté au salon de Hanovre 2025 un composant optique révolutionnaire qui pourrait révolutionner le contrôle de la lumière. Le nouveau système surmonte les limites des lentilles incurvées traditionnelles, qui sont souvent volumineuses et offrent un contrôle limité sur les ondes lumineuses. Cette innovation allie efficacité et finesse de conception, ce qui en fait un élément prometteur pour de nombreuses applications.

Contrairement aux lentilles traditionnelles, qui ont une géométrie macroscopique, les métasurfaces nouvellement développées sont constituées de minuscules éléments structurés appelés métaatomes qui influencent la lumière à des échelles inférieures à la longueur d'onde. Selon les chercheurs, ces métasurfaces permettent un contrôle précis de la phase, de l'amplitude et de la polarisation de la lumière. Une seule métasurface peut remplacer plusieurs composants optiques et ainsi réduire la taille globale d'un système optique.

Applications diverses

Un exemple remarquable de progrès dans ce domaine est le métaréseau de diffraction optique développé au KIT, qui présente une efficacité quatre fois supérieure à celle des réseaux de diffraction conventionnels. De tels réseaux sont cruciaux pour les applications en spectroscopie, en télécommunications et en systèmes laser. Un meilleur contrôle de la lumière dans des conditions difficiles pourrait ouvrir de nouvelles opportunités pour la recherche et les applications industrielles.

Le groupe de recherche a déjà identifié de nombreuses applications potentielles, notamment les caméras, les capteurs, les écrans de réalité augmentée, l’imagerie médicale, ainsi que la robotique et la conduite autonome. Ces technologies promettent non seulement une amélioration des performances, mais également une réduction significative de la taille du système et une augmentation de l'efficacité.

Progrès dans la production à grande échelle

Les métasurfaces sont fabriquées à l’aide de technologies avancées de lithographie et de gravure de l’industrie des semi-conducteurs, ce qui permet la production évolutive de ces composants innovants. Le Dr Falk Eilenberger, qui dirige le département d'optique micro et nanostructurée à l'Institut Fraunhofer d'optique appliquée et d'ingénierie de précision IOF, souligne qu'il est nécessaire de penser au-delà des lentilles et des miroirs traditionnels. Les métasurfaces concentrent leur fonction optique sur une surface grâce à des nanostructures.

Il est intéressant de noter que les chercheurs du Fraunhofer IOF ont développé une métasurface d’un diamètre de 30 centimètres adaptée aux applications industrielles. Eilenberger souligne que même s’ils ne sont pas les inventeurs des métasurfaces, ils sont les premiers à démontrer avec succès cette technologie à si grande échelle.

Ces développements démontrent clairement le potentiel des métasurfaces pour façonner l’avenir de l’optique et changer fondamentalement la façon dont nous utilisons la lumière. De plus amples informations peuvent être trouvées sur TROUSSE ainsi que sur Fraunhofer IOF.