Une nouvelle métasurface diélectrique accordable à base de cristaux liquides

Les métasurfaces diélectriques représentent l’une des directions de recherche et d’application de pointe en optique. Ils possèdent non seulement l’avantage d’une faible perte, mais permettent également de réaliser des épaisseurs de dispositif à des échelles inférieures à la longueur d’onde. De plus, ils peuvent moduler librement la lumière dans plusieurs dimensions, telles que l’amplitude, la phase et la polarisation.

Cette capacité, qui manque à l’optique traditionnelle, revêt une importance significative pour l’intégration, la miniaturisation et la mise à l’échelle des futurs systèmes optiques. Par conséquent, les métasurfaces diélectriques attirent de plus en plus l’attention des industriels. Dans une étude publié dans la revue Appareils et instrumentation avancésl’équipe du professeur Daping Chu de l’Université de Cambridge a développé une nouvelle métasurface diélectrique accordable à base de cristaux liquides.

En tirant parti de l’effet d’alignement inhérent de la métasurface diélectrique sur les cristaux liquides en plus de ses propriétés électriquement contrôlables, le besoin de matériaux de couche d’alignement de cristaux liquides et de processus associés est éliminé, permettant ainsi d’économiser du temps et des coûts de fabrication du dispositif. Cela a des implications pratiques pour des dispositifs tels que les cristaux liquides sur silicium (LCoS).

L’équipe de recherche a étudié quantitativement la force de l’effet d’alignement de la métasurface elle-même sur les cristaux liquides en mesurant la transmission du dispositif sous différents angles. Ils ont obtenu un rapport de contraste de 25,6 entre luminosité et obscurité.

Dans le même temps, l’équipe de recherche a également atteint une profondeur de modulation de 94 % dans la bande de longueur d’onde de communication proche infrarouge au cours des expériences.

Cette étude propose une nouvelle métasurface à commande électrique à base de cristaux liquides. En tirant parti de l’effet d’alignement inhérent de la métasurface sur les cristaux liquides, le processus d’alignement présent dans les dispositifs à cristaux liquides traditionnels est éliminé, offrant ainsi une valeur économique significative aux dispositifs à cristaux liquides traditionnels.

De plus, en raison de la nature sous-longueur d’onde de la métasurface, le dispositif peut théoriquement être rendu extrêmement fin, améliorant ainsi efficacement la vitesse de réponse et la résolution du dispositif à cristaux liquides. Les dispositifs à cristaux liquides intégrés aux métasurfaces revêtent une valeur de recherche cruciale pour les dispositifs à cristaux liquides traditionnels tels que le LCoS.