En chauffant la lentille, la métasurface change de phase et, grâce au motif gravé, effectue une nouvelle mise au point. © MIT
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Comment les « metalenses » vont révolutionner l’optique

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[EN VIDÉO] Interview : comment fonctionne l'optique adaptative ?  Lorsque l’on scrute le ciel avec un télescope optique, la turbulence atmosphérique déforme les images qui nous parviennent. Pour contrer le problème, l’une des solutions est d’envoyer le télescope dans l’espace. L’autre, plus simple, est d’utiliser l'optique adaptative. Dans le cadre de sa série de vidéos Questions d’experts, sur la physique et l’astrophysique, l’éditeur De Boeck a interrogé Olivier Pujol, maître de conférence à l’université de Lille, sur cette optique surprenante. 

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology sont parvenus à créer une lentille qui n'a plus besoin d'être déplacée pour effectuer la mise au point, grâce à une métasurface qui change de phase lorsqu'elle est chauffée. Cette avancée permettrait la miniaturisation des appareils photos des smartphones.

Les metalenses, terme qui pourrait se traduire par méta-optiques ou méta-lentilles, sont des lentilles fabriquées avec des métamatériaux et sont notamment plus fines. Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), aux États-Unis, viennent de créer une metalens d’un nouveau genre, capable d'effectuer la mise au point sans partie mécanique.

Habituellement, la lentille doit être déplacée, actionnée, pour effectuer la mise au point, ce qui implique une motorisation. Les ingénieurs du MIT ont créé une lentille avec une couche d'un matériau transparent à changement de phase baptisé GSST. Il est composé de germanium (Ge), d'antimoine (Sb), et de tellure (Te), comme les CD réinscriptibles, ainsi que de sélénium (Se).

Une mise au point utilisant la chaleur pour un changement de phase

Le GSST a la particularité de changer de phase, pour passer d'un état amorphe à un état cristallin lorsqu'il est chauffé. Les chercheurs ont créé une métasurface d'un micron d'épaisseur, sur lequel ils ont gravé différents motifs pour modifier la réfraction de la lumière. Une partie du motif permet la mise au point dans l'état amorphe, tandis qu'une autre partie est utilisée dans la phase cristalline. Les chercheurs ont utilisé un rayon laser infrarouge pour chauffer la lentille sans en affecter la transparence.

Le prototype est parvenu à faire la mise au point sur deux objets à des distances différentes. Toutefois, les chercheurs indiquent que leur système pourrait utiliser les états intermédiaires pour une mise au point en continu. Ils évoquent également l'ajout d'un système de chauffage électrique microscopique transparent, ouvrant la voie à l'intégration de la lentille dans la plupart des appareils photo. Une telle lentille, sans motorisation encombrante, permettrait de miniaturiser notamment les appareils photo des smartphones et des drones.

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