Métaux chauds ! Neue metalens concentre la lumière avec des trous ultra-profonds


Métaux chauds !

Vue d’artiste d’un métal troué. Crédit photo : Capasso Lab / Harvard SEAS

Les métasurfaces sont des structures à l’ nanométrique qui interagissent avec la . Aujourd’hui, la plupart des métasurfaces utilisent des nanopiliers monolithiques pour focaliser, façonner et contrôler la lumière. Plus le nanopilier est haut, plus il faut de temps à la lumière pour pénétrer dans la nanostructure, ce qui permet à la méta- de contrôler chaque couleur de lumière de manière plus polyvalente. Mais les piliers très hauts ont tendance à tomber ou à se coller les uns aux autres. Et si, au lieu de construire de grands immeubles, vous alliez dans l’autre sens ?

Dans un article récent, des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ont développé une métasurface qui utilise des très profonds et très étroits au lieu de piliers très hauts pour concentrer la lumière sur un seul .

La recherche est publiée dans Nano lettres.

La nouvelle méta-surface utilise plus de 12 millions de trous en forme d’aiguilles percés dans une membrane de silicium de 5 microns, environ 1/20 de l’épaisseur des cheveux. Le diamètre de ces trous longs et minces n’est que de quelques centaines de nanomètres, ce qui signifie que le rapport hauteur/largeur – le rapport hauteur/largeur – est de presque 30:1.

C’est la première fois que des trous avec un rapport hauteur/largeur aussi élevé sont utilisés en méta-optique.

« Cette approche peut être utilisée pour créer une grande faux en métal achromatique qui concentre différentes couleurs de lumière sur le même point focal, ouvrant la voie à une génération d’optiques plates à rapport d’aspect élevé, y compris une faux en métal achromatique à large bande à large bande », a déclaré Federico Capasso, de Robert L. Wallace, professeur de physique appliquée et chercheur principal Vinton Hayes en génie électrique à SEAS et auteur principal de l’article.

Métaux chauds !

Une image au microscope électronique à balayage (SEM) (à gauche) des trous du côté I du métal troué et (à droite) une image SEM des trous du côté II du métal. Crédit photo : Capasso Lab / Harvard SEAS

« Si vous essayiez de créer des colonnes avec ce rapport hauteur/largeur, elles tomberaient », a déclaré Daniel Lim, doctorant à SEAS et co-premier auteur de l’article. « La plate-forme trouée augmente le rapport hauteur/largeur accessible des nanostructures optiques sans nuire à la robustesse mécanique. »

Tout comme les nanopiliers, dont la taille varie pour focaliser la lumière, les Metalens troués ont des trous de différentes tailles positionnés juste au-dessus du diamètre de la lentille de 2 mm. La variation de la taille du trou courbe la lumière dans la direction de la mise au point de la lentille.

« Les méta-surfaces Holey ajoutent une nouvelle dimension à la conception des lentilles en contrôlant le confinement et la propagation de la lumière sur un large éventail de paramètres et en permettant de nouvelles fonctionnalités », a déclaré Maryna Meretska, postdoctorante à SEAS et co-auteure principale de l’article. « Les trous peuvent être remplis de matériaux optiques non linéaires qui créent et manipulent la lumière de plusieurs longueurs d’onde, ou de cristaux liquides pour moduler activement les propriétés de la lumière. »

Les métalenses ont été fabriquées à l’aide de procédés conventionnels de l’industrie des semi-conducteurs et de matériaux standard afin qu’elles puissent être fabriquées à grande échelle à l’avenir.

Le Harvard Office of Technology Development a protégé la propriété intellectuelle liée à ce projet et examine les possibilités de commercialisation.


Les métasurfaces contrôlent la lumière polarisée à volonté


Plus d’information:
Bientôt Wei Daniel Lim et al., A High Aspect Ratio Inverse-Designed Holey Metalens, Nano lettres (2021). DOI : 10.1021 / acs.nanolett.1c02612

Fourni par la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences

Citation: métaux troués ! New Metalens concentre la lumière avec des trous ultra-profonds (2021, 13 octobre), consulté le 13 octobre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-10-holey-metalens-focuses-ultra-deep-holes.html

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