Des physiciens de l’Université d’Amsterdam et de l’Université de Stanford ont créé une lentille étonnamment fine qui pourrait transformer les lunettes de réalité augmentée du futur.
Qu’est-ce qu’une lentille ?
Les lentilles sont des dispositifs qui courbent et concentrent la lumière pour nous permettre de voir les choses de plus près ou plus clairement. Prenons l’exemple des lunettes de lecture. Les lentilles de ces lunettes sont incurvées, ce qui signifie que la lumière qui passe à travers elles est courbée deux fois : une fois en entrant dans le verre et une autre fois en en sortant. Cela permet aux objets de paraître plus grands et plus proches, aidant ainsi les gens à voir clairement. Cette méthode fonctionne très bien, mais elle a ses limites, notamment en termes de taille et de poids des lentilles.
Une nouvelle percée
Dans le cadre de ces nouveaux travaux, des chercheurs ont pris une approche différente en utilisant un matériau spécial, le disulfure de tungstène (WS2), pour créer une lentille plate. Cette lentille est incroyablement fine, seulement trois atomes d’épaisseur, et utilise la diffraction de la lumière au lieu de la réfraction.
Dans le détail, cette lentille plate est construite avec des anneaux concentriques de WS2, créant ce qu’on appelle une « lentille de Fresnel » ou une « lentille à plaque de zone ». Au lieu de courber la lumière en utilisant une surface incurvée, elle utilise des petits anneaux pour concentrer la lumière par diffraction. C’est un peu comme si on utilisait de minuscules obstacles pour rediriger la lumière vers un point focal.
Cette lentille utilise également des effets quantiques pour fonctionner. Quand la lumière frappe le WS2, des excitons (des paires d’électrons et de trous) se forment en effet et réémettent de la lumière, ce qui améliore la mise au point de la lentille.
Pour simplifier, quand la lumière frappe la lentille, elle excite les électrons du WS2. Ces électrons se déplacent à un niveau d’énergie plus élevé, laissant derrière eux des trous chargés positivement. Ces paires électron-trou, appelées excitons, réémettent la lumière en se recombinant, ce qui aide à concentrer la lumière plus efficacement. Ce phénomène quantique permet à la lentille de fonctionner de manière optimale pour certaines longueurs d’onde de lumière.

Quels avantages et applications ?
Une des caractéristiques uniques de cette lentille est qu’elle laisse passer la plupart de la lumière sans la perturber, tout en concentrant une petite partie. Cela la rend idéale pour les lunettes de réalité augmentée avec lesquelles il est important de pouvoir voir clairement tout en affichant des informations supplémentaires.
Imaginez des lunettes qui vous permettent de voir le monde réel tout en affichant des informations numériques superposées, comme des instructions de navigation ou des notifications. Concrètement, cette innovation pourrait rendre ces lunettes plus légères et plus fines sans compromettre la clarté de la vision. Seule une petite partie de la lumière serait utilisée pour afficher les informations nécessaires, tandis que le reste de la lumière passerait librement à travers la lentille.
Les chercheurs, qui publient leurs travaux dans la revue Nano Letters, travaillent maintenant sur des moyens de rendre ces lentilles encore plus polyvalentes en permettant de régler leur focalisation par l’application d’une tension électrique. Cela signifie qu’à l’avenir, il pourrait être possible d’ajuster la façon dont ces lentilles focalisent la lumière simplement en modifiant une petite charge électrique. Cela ouvrirait la porte à de nombreuses nouvelles applications, non seulement pour les lunettes de réalité augmentée, mais aussi pour d’autres dispositifs optiques où la flexibilité et la précision sont cruciales.