Germain
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CASCADING METASURFACES POUR LE CONTRÔLE DYNAMIQUE DES ONDES TER-HERTZIENNES
Le contrôle des ondes électromagnétiques (EM) dans le domaine térahertz (THz) est essentiel pour de nombreuses applications telles que la communication, l’imagerie de sécurité, et les capteurs biochimiques. Malheureusement, les dispositifs THz conventionnels sont souvent encombrants et inefficaces en raison de l’interaction faible entre les matériaux naturels et les ondes THz. Cependant, les surfaces métamatérielles offrent une nouvelle possibilité pour la création de dispositifs THz ultracompacts et haute efficacité pour le contrôle dynamique des fronts d’ondes avec des métamatériaux ultraminces constituées de microstructures planes sublongueur d’onde qui permettent des réponses optiques personnalisées pour le contrôle des fronts d’onde des ondes électromagnétiques.
LES METASURFACES PERMETTENT DES EFFETS FASCINANTS DE MANIPULATION DES ONDES
Les metasurfaces possèdent certaines structures prédéfinies pour les profils de phase des ondes réfléchies ou transmises. Ils permettent des effets de manipulation d’ondes fascinants, tels que la déviation inhabituelle de la lumière, la manipulation de la polarisation, le spin-Hall photonique et les hologrammes optiques. Il devient donc possible de construire des metadevices actifs ultracompacts qui peuvent manipuler de manière dynamique les fronts d’ondes EM.
Cependant, les éléments actifs en deçà des sublongueurs d’ondes sont faciles à trouver dans le régime micro-onde, tels que les diodes PIN et les varactors, permettant une contribution active aux metadevices pour la déviation de faisceau, les hologrammes programmables, et l’imagerie dynamique. Pourtant, ils sont difficiles à créer à des fréquences supérieures à celle des THz en raison des restrictions de taille et des pertes ohmiques significatives dans les circuits électroniques. Bien que les fréquences THz puissent contrôler les faisceaux THz de manière uniforme, ils ne sont généralement pas capables de manipuler dynamiquement les fronts d’ondes des THz, car ils présentent des insuffisances dans les capacités de réglage local à l’échelle inférieure à celle de la longueur d’onde dans ce domaine de fréquence. Par conséquent, l’élaboration de nouvelles approches qui dépassent la dépendance au réglage local est une priorité.
ROTATING MULTILAYER CASCADED METASURFACES POUR ARRIVER À UN CONTRÔLE DYNAMIQUE DU FRONTAL D’ONDE THZ
Dernièrement, des chercheurs de universités de Shanghai et Fudan ont développé un cadre général et des metadevices pour parvenir à un contrôle dynamique des fronts d’ondes THz. Au lieu de contrôler localement les méta-atomes individuels dans une surface THz métamatérielle, ils font varier la polarisation d’un faisceau lumineux avec des méta-surfaces en couches multiples en rotation. Ils démontrent que la rotation de différentes couches (ayant chacune un profil de phase particulier) dans un metadevice en cascade à différentes vitesses peut modifier dynamiquement la propriété de matrice de Jones effective de l’ensemble du dispositif, permettant ainsi d’obtenir des manipulations extraordinaires des fronts d’ondes et des caractéristiques de polarisation des faisceaux THz. Deux métadevices sont présentés, le premier métadevice peut rediriger efficacement un faisceau THz incident normalement pour balayer une large plage d’angles solides, tandis que le second peut manipuler de manière dynamique à la fois le front d’onde et la polarisation d’un faisceau THz.
LES PROMESSES D’APPLICATIONS FUTURES
Ce travail propose une nouvelle méthode attractive pour parvenir à un contrôle dynamique à faible coût des ondes THz. Les chercheurs espèrent que leur travail inspirera des applications futures de radar THz, ainsi que de capteurs et d’imagerie biochimiques. Cette nouvelle approche dans la manipulation des ondes ouvre la voie pour de nombreuses autres recherches dans le domaine.
Sources :
– Article original : “Dynamically controlling terahertz wavefronts with cascaded metasurfaces,” Adv. Photonics, 3(3), 036003 (2021), doi 10.1117/1.AP.3.3.036003.
– English press release.
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