Révolution dans l'infrarouge : RWTH Aachen présente une technologie révolutionnaire !

Révolution dans l'infrarouge : RWTH Aachen présente une technologie révolutionnaire !

Le 13 mai 2025, une équipe de recherche du RWTH Aix-la-Chapelle dirigée par le professeur Thomas Taubner a annoncé une méthode révolutionnaire pour produire des composants optiques infrarouges. Ce développement, réalisé en collaboration avec les instituts Fraunhofer de technologie de production (IPT) et de technologie laser (ILT), jette un nouvel éclairage sur la disponibilité et la fonctionnalité de l'optique infrarouge.

La lumière infrarouge reste invisible à l'œil humain, mais joue un rôle crucial dans de nombreux domaines tels que le traitement des matériaux, la technologie LIDAR et les caméras thermiques. Traditionnellement, les optiques nécessaires à cet effet sont coûteuses et difficiles à obtenir car elles doivent être fabriquées en petites séries. Avec cette nouvelle technologie, cela pourrait changer rapidement.

Matériaux et techniques innovants

La méthode innovante est basée sur l’utilisation de méta-surfaces en combinaison avec le matériau à changement de phase tellurure d’antimonide d’indium (In3SbTe2). Ce matériau a la capacité de basculer entre une phase diélectrique amorphe et une phase cristalline métallique grâce à un rayonnement laser ciblé. Ces propriétés permettent de programmer optiquement des nanoantennes métalliques de taille micronique pour créer des composants optiques sur mesure pour des applications spécifiques.

Les développements sont basés sur la thèse d'Andreas Heßler, également rédigée sous la direction du professeur Taubner et de Matthias Wuttig au RWTH Aix-la-Chapelle. Heßler a développé des concepts pour la programmation optique locale des métasurfaces de matériaux à changement de phase infrarouge. Ces méta-surfaces sont constituées d'antennes disposées périodiquement, également appelées méta-atomes, et sont prometteuses pour la fabrication d'optiques compactes et multifonctionnelles.

Fonctionnalités et applications

Une innovation centrale de cette technologie est la programmabilité. Cela permet une grande variété de manipulations de l’amplitude et de la phase de la lumière de chaque métaatome individuel. La recherche a déjà démontré expérimentalement que les résonances des antennes peuvent être modifiées, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités dans les domaines des télécommunications, de l'imagerie thermique et du diagnostic médical.

Les applications potentielles de cette technologie incluent des éléments optiques actifs, ultra-compacts et hautement efficaces, notamment des lentilles réglables, des hologrammes dynamiques et des modulateurs spatiaux de lumière. Les résultats de ces recherches constituent non seulement une étape importante dans le domaine de l'optique, mais pourraient également jeter les bases de nouveaux marchés dans le domaine des composants optiques infrarouges.

La recherche et le développement de métamatériaux, notamment ceux composés de matériaux à changement de phase, s'inscrivent dans les tendances actuelles. Les fonctionnalités personnalisables et commutables au niveau des métaatomes ouvrent de nouveaux degrés de liberté dans la conception de dispositifs photoniques actifs. Ces avancées ne sont pas seulement de nature théorique, mais sont soutenues par des méthodes numériques pour étudier les métamatériaux hybrides à changement de phase afin de développer de nouveaux supports pour la gamme spectrale optique et infrarouge.

La coopération entre RWTH Aachen et les instituts Fraunhofer illustre le rôle du Photonics Cluster en tant que lieu d'innovation. Ces approches pourraient non seulement renforcer la situation économique des institutions concernées, mais aussi faire progresser le développement technologique en Allemagne.