Les objectifs zoom modernes fonctionnent à merveille, mais ouvrez-en un et vous serez accueilli par un degré de complexité micromécanique vraiment terrifiant, avec 20 éléments en verre poli ou plus configurés pour se déplacer dans différentes directions à des vitesses variables lorsque vous travaillez sur le zoom ou la mise au point. anneaux. Le fait que ces objets durent des années et des années d'utilisation intensive tout en étant cognés contre des meubles, exposés à la pluie, à la poussière et à des températures variables, est un témoignage éclatant des génies qui les ont développés.
Mais un nouveau développement de l'équipe de recherche sur les matériaux du MIT prétend être capable de focaliser la lumière rapidement et avec précision à l'aide d'un matériau transparent à déphasage qui n'a pas besoin de bouger du tout. Au lieu de cela, cette « lentille métallique ultra-mince réglable » réorganise sa structure atomique en réponse à la chaleur.
Le matériau en question est une nouvelle version du matériau germanium/antimoine/tellure utilisé dans les CD et DVD réinscriptibles. Dans ces applications, la chaleur laser était utilisée pour faire basculer le matériau entre des états transparent et opaque. Mais l’équipe du MIT a ajouté du sélénium au mélange et a découvert que lorsque de la chaleur était ajoutée, sa structure atomique « passait d’un enchevêtrement amorphe et aléatoire d’atomes à une structure cristalline plus ordonnée », modifiant son pouvoir réfringent sans changer sa transparence.
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La lentille métallique présente de minuscules structures aux motifs précis gravées sur sa surface, qui peuvent être conçues pour réfracter ou réfléchir la lumière de certaines manières. À mesure que le matériau est chauffé, ses propriétés optiques changent. Dans la configuration que l’équipe a prototypée, elle concentre la lumière infrarouge sur un point proche à température ambiante, puis éloigne son point focal à mesure que la chaleur est appliquée.
L'équipe a testé la lentille métallique en la plaçant sur une scène et en l'éclairant avec un faisceau laser réglé sur la bande infrarouge. Les chercheurs ont placé devant lui deux cartes de résolution transparentes à différentes distances et ont constaté qu'il était capable de résoudre une image nette de la plus proche à température ambiante, et une image tout aussi nette de la plus éloignée lorsqu'elle était chauffée, même après la source de chaleur a été retirée.
"Nos résultats montrent que notre objectif accordable ultrafin, sans pièces mobiles, peut obtenir une imagerie sans aberration d'objets superposés positionnés à différentes profondeurs, rivalisant avec les systèmes optiques traditionnels et volumineux", a déclaré Tian Gu, chercheur scientifique au laboratoire de recherche sur les matériaux du MIT.
L'équipe pense qu'il peut être fabriqué avec des microchauffeurs intégrés, qui pourraient « chauffer rapidement le matériau avec de courtes impulsions d'une milliseconde », réglant la température avec précision pour permettre un réglage focal continu sur une gamme d'états intermédiaires entre les distances focales minimales et maximales – bien que ce ne soit pas clair. à quelle vitesse il pourra refroidir et réinitialiser la mise au point à la distance minimale.
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"En général, lorsque l'on fabrique un dispositif optique, il est très difficile d'ajuster ses caractéristiques après fabrication", a déclaré Mikhaïl Chalaginov, membre de l'équipe. "C'est pourquoi disposer de ce type de plate-forme est comme un Saint Graal pour les ingénieurs optiques, qui permet [aux métalens] de changer de mise au point de manière efficace et sur une large plage."
Ce prototype infrarouge, selon l'équipe, pourrait être utile dans des lunettes thermiques miniatures, des caméras thermiques ultra-compactes et des lunettes de vision nocturne à profil bas. D’autres développements pourraient, entre autres, permettre des objectifs zoom ultra-compacts pour les smartphones sans pièces mobiles.
Une idée très intéressante, et une opportunité majeure de réduire la complexité vertigineuse de l’optique mécanique moderne si elle s’avère viable.
Un article sur la recherche peut être lu gratuitement dans Communications Nature.
La source: MIT
