Une nouvelle avancée permet de manipuler la lumière optique pour les canaux sans fil du futur

ParisLes ingénieurs de Caltech ont mis au point un nouveau dispositif à métasurface. Cet appareil compact peut contrôler et modifier la fréquence de la lumière. Cela pourrait ouvrir la voie à des canaux de communication sans fil plus rapides et à plus grande bande passante que ceux du Wi-Fi actuel.

Points Clés :

• Les métasurfaces sont de petites feuilles ingénieuses qui manipulent la lumière.
• Ces dispositifs peuvent diriger la lumière optique pour créer plusieurs canaux à différentes fréquences.
• Cette nouvelle technologie utilise une antenne nanométrique électriquement ajustable.
• Les applications potentielles incluent les communications à haut débit et les missions spatiales.

Le Wi-Fi possède une bande passante limitée en raison de l'utilisation de fréquences radio. À l'opposé, les fréquences optiques offrent une bande passante bien plus large. Cependant, les méthodes traditionnelles ont du mal à gérer efficacement la lumière à ces fréquences élevées. Le dispositif de Caltech résout ce problème, fonctionnant avec succès à 1 530 nanomètres, les mêmes fréquences utilisées dans les télécommunications.

Les objectifs de caméra sont souvent volumineux et lourds. Les métasurfaces, quant à elles, sont minces et constituées de minuscules antennes. Ces antennes peuvent modifier le comportement de la lumière, par exemple en la courbant ou en la réfléchissant.

Les dispositifs métasurfaces précédents étaient figés une fois construits. Le nouvel appareil, en revanche, peut être ajusté en appliquant différentes tensions à ses antennes, le rendant ainsi plus souple et adaptable.

Le dispositif utilise une couche d'oxyde d'indium-étain située sous les antennes pour offrir de la flexibilité. En ajustant la tension, la densité électronique de cette couche se modifie, ce qui altère l'indice de réfraction de chaque antenne. Ainsi, le dispositif peut diriger la lumière réfléchie à différents angles et fréquences en temps réel.

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Cette technologie permet à un laser de générer plusieurs nouvelles fréquences. Chacune de ces fréquences peut être utilisée pour une communication rapide. La capacité de contrôler la direction et la fréquence de la lumière est appelée la fonctionnalité « espace-temps » de cette métasurface.

Les métasurfaces ont de nombreuses applications potentielles passionnantes. Elles pourraient améliorer l'imagerie 3D dans les systèmes LiDAR et améliorer la qualité des communications sans fil dans des lieux très fréquentés comme les cafés. Elles pourraient également être utiles pour transmettre de grandes quantités de données lors de missions spatiales, car la lumière peut transporter plus de données que les ondes radio.

L'équipe de recherche, comprenant les étudiants en master Prachi Thureja et Jared Sisler du groupe d'Atwater, a publié ses travaux dans la revue Nature Nanotechnology. Leur recherche a été financée par des subventions d’organisations telles que l'Office de la recherche scientifique de l'armée de l'air et la DARPA.

Le principal objectif est de concevoir une métasurface universelle. Cet appareil permettrait de générer plusieurs canaux optiques, chacun transmettant des données différentes et envoyant des informations dans des directions variées. Si réalisé, il pourrait révolutionner notre utilisation des communications sans fil.

Des institutions comme la JPL collaborent également avec nous. Elles explorent l’utilisation des fréquences optiques pour les missions spatiales, démontrant ainsi l’utilité de cette technologie.

Les avancées récentes dans les métasurfaces ouvrent des perspectives prometteuses pour la communication sans fil et le transfert de données.