La technologie Metasurface est une technologie optique avancée qui est plus fine, plus légère et plus capable de contrôler avec précision la lumière à travers des structures artificielles de taille nanométrique que les technologies conventionnelles. Les chercheurs de KAIST ont surmonté les limites des technologies de métasurface existantes et ont conçu avec succès une métasurface Janus capable de contrôler parfaitement la transmission asymétrique de la lumière. En appliquant cette technologie, ils ont également proposé une méthode innovante pour améliorer considérablement la sécurité en décodant uniquement les informations dans des conditions spécifiques.
Les recherches de l’équipe sont publié dans la revue Matériaux avancés. L’équipe de recherche était dirigée par le professeur Jonghwa Shin du Département de science et d’ingénierie des matériaux.
Les propriétés asymétriques, qui réagissent différemment selon la direction, jouent un rôle crucial dans divers domaines scientifiques et techniques. La métasurface Janus développée par l’équipe de recherche met en œuvre un système optique capable de remplir différentes fonctions dans les deux sens.
Comme le dieu romain Janus à deux faces, cette métasurface présente des réponses optiques totalement différentes selon la direction de la lumière entrante, faisant fonctionner efficacement deux systèmes optiques indépendants avec un seul dispositif (par exemple, une métasurface qui agit comme une loupe dans une direction et comme une caméra polarisée dans l’autre). Autrement dit, grâce à cette technologie, il est possible de faire fonctionner deux systèmes optiques différents (par exemple, une lentille et un hologramme) selon la direction de la lumière.
Cette réalisation répond à un défi que les technologies de métasurface existantes n’avaient pas résolu. La technologie conventionnelle des métasurfaces présentait des limites dans le contrôle sélectif des trois propriétés de la lumière (intensité, phase et polarisation) en fonction de la direction d’incidence.
L’équipe de recherche a proposé une solution basée sur des principes mathématiques et physiques et a réussi à mettre en œuvre expérimentalement différents hologrammes vectoriels dans les deux sens. Grâce à cette réalisation, ils ont présenté une technologie complète de contrôle de la transmission lumineuse asymétrique.
De plus, l’équipe de recherche a développé une nouvelle technologie de cryptage optique basée sur cette technologie de métasurface. En utilisant la métasurface Janus, ils ont mis en œuvre un hologramme vectoriel qui génère différentes images en fonction de la direction et de l’état de polarisation de la lumière entrante, présentant un système de cryptage optique qui améliore considérablement la sécurité en permettant le décodage des informations uniquement dans des conditions spécifiques.
Cette technologie devrait constituer une solution de sécurité de nouvelle génération, applicable dans divers domaines tels que la communication quantique et la transmission sécurisée de données.
En outre, la structure ultra-mince de la métasurface devrait réduire considérablement le volume et le poids des dispositifs optiques traditionnels, contribuant ainsi grandement à la miniaturisation et à la conception légère des dispositifs de nouvelle génération.
Le professeur Jonghwa Shin du Département de science et d’ingénierie des matériaux du KAIST a déclaré : « Cette recherche a permis le contrôle complet de la transmission asymétrique de l’intensité, de la phase et de la polarisation de la lumière, ce qui constitue un défi de longue date en optique. possibilité de développer divers dispositifs optiques appliqués.
« Nous prévoyons de continuer à développer des dispositifs optiques pouvant être appliqués à divers domaines tels que la réalité augmentée (RA), les écrans holographiques et les systèmes LiDAR pour véhicules autonomes, en utilisant tout le potentiel de la technologie des métasurfaces. »
Plus d’informations :
Hyeonhee Kim et al, Holographie vectorielle bidirectionnelle utilisant des métasurfaces bicouches et son application au cryptage optique, Matériaux avancés (2024). DOI : 10.1002/adma.202406717