Le kit de formation de faisceaux de Boffins ouvre la porte aux hologrammes •

Une équipe de recherche dirigée par le MIT a développé un nouveau kit qui peut augmenter considérablement la vitesse et la capacité de la technologie de formation de faisceaux optiques et qui est facile à produire à grande échelle.

S’il est commercialisé, le nouveau type de modulateur spatial de lumière (SLM) de l’équipe pourrait ouvrir la voie à une imagerie LiDAR ultra-rapide pour les véhicules autonomes, à des scanners médicaux améliorés et même au développement d’hologrammes 3D autonomes similaires à ceux de Star Wars. Certes, nous attendrons ce dernier pendant un certain temps.

Selon le MIT, le projet a duré quatre ans et a abouti à un article publié dans La nature cette semaine. L’auteur principal, le Dr Christopher Panuski, a décrit les résultats comme “une étape majeure vers l’objectif ultime d’un contrôle optique complet – dans l’espace et dans le temps – pour la myriade d’applications qui utilisent la lumière”.

Une mise à niveau SLM

Les SLM sont des dispositifs qui modulent les longueurs d’onde des faisceaux de lumière pour produire des couleurs ou des formes ; l’exemple le plus élémentaire de ceci est la feuille de transparence du rétroprojecteur.

Les SLM plus avancés utilisent des réseaux bidimensionnels d’éléments tels que des cristaux liquides et des micromiroirs numériques pour modifier les couleurs de la lumière qui les traverse, mais ceux-ci sont toujours limités en bande passante et en densité de pixels. Pour contourner ces limitations, l’équipe du MIT a opté pour un réseau de “microcavités à cristaux photoniques” qu’ils appellent PhC-SLM. Selon les chercheurs, leur conception atteint une amélioration de dix fois par rapport aux anciens SLM 2D.

Les cavités du PhC-SLM piègent la lumière pendant environ une demi-nanoseconde – juste assez longtemps pour que la cavité soit réglée pour la manipuler. Pour maximiser l’efficacité du PhC-SLM, l’équipe a conçu un algorithme pour tracer la meilleure façon de former un faisceau de lumière étroit.

“Nous voulons que la lumière réfléchie de chaque cavité soit un faisceau focalisé, car cela améliore les performances de direction du faisceau du dispositif final. Notre processus constitue essentiellement une antenne optique idéale”, a déclaré Panuski.

Un réseau de micro-LED est utilisé pour contrôler le PhC-SLM, chaque cavité étant associée à une seule LED. Les LED, à leur tour, sont utilisées pour moduler les faisceaux laser, et comme tout le travail est effectué par des LED, il n’y a pas de fils impliqués dans le système – c’est entièrement optique. Selon Panuski, cela signifie que les appareils peuvent être placés incroyablement proches les uns des autres sans perte d’absorption.

Des résultats de recherche commercialement viables ?

Alors que l’équipe du MIT n’a donné aucune indication que la commercialisation de leur produit est imminente, Panuski a déclaré que rendre les PhC-SLM manufacturables était une partie importante du projet. Avec chaque cavité d’une taille d’environ un micron et un PhC-SLM entier fabriqué sur une tranche de silicium de 12 pouces, tout petit écart de fabrication pourrait affecter les performances.

Pour contourner ce problème, l’équipe a développé une méthode de “découpage holographique basé sur la vision artificielle” qui utilise un laser surchauffé pour créer une couche de dioxyde de silicium à la surface de chaque cavité. Le MIT a déclaré que le laser avait été créé pour frapper toutes les cavités en même temps, garantissant que la silice aligne les résonances de chaque cavité.

L’équipe du MIT prévoit maintenant de construire des appareils plus grands pour tester certaines des nombreuses applications potentielles de leurs nouveaux SLM. En ce qui concerne les hologrammes de Star Wars, des “affichages holographiques haute définition et à fréquence d’images élevée” qui permettent une “modulation spatio-temporelle à plein DoF” pourraient également être créés à l’aide de la technologie, a déclaré l’équipe dans l’article, mais avec certaines restrictions comme le nécessité d’un rétro-réflecteur.

Pourtant, c’est une première étape dans la création du contrôle rapide et précis de la lumière nécessaire pour lui et d’autres merveilles photoniques.

On ne sait pas si ce nouveau formateur de faisceau pourrait également être utilisé pour aider à la création de cet autre élément de la technologie Star Wars tant recherché qui repose sur la formation de lumière en faisceaux contrôlés spatio-temporellement, alors reposez ces aspirations Jedi pour le moment. ®