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Une nouvelle application de la Ptychographie Vectorielle, consultez cette publication dans le dernier numéro de Nature Communications

Cartographier des métasurfaces holographiques



Les métasurfaces sont des composants photoniques obtenus en structurant des surfaces à une échelle inférieure à la longueur d’onde de la lumière. Par leur conception « sur mesure », ces composants permettent d’envisager de nouvelles fonctions optiques inédites. En générant de façon pixellisée des propriétés de phase géométrique et/ou de contrôle de polarisation, ils pourraient notamment révolutionner la conception de systèmes d’affichage 3D ultracompacts de réalité virtuelle ou augmentée. Pour contrôler leur fabrication, il est cependant nécessaire d’en cartographier l’ensemble des propriétés optiques sur des étendues de plusieurs centaines de micromètres avec une résolution microscopique de leurs métapixels. Des physiciens du Centre de recherche sur l’Hétéro-épitaxie et ses applications – CRHEA (Univ. Côte d’Azur, CNRS) et de l’institut Fresnel (Univ. Aix-Marseille, CNRS, Centrale Marseille) viennent de franchir ce pas, en produisant des images quantitatives d’un méta-hologramme à contrôle de polarisation. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature Communications.
Leur approche exploite une nouvelle méthode d’imagerie développée à l’institut Fresnel sous le nom de ptychographie vectorielle. À partir de mesures de figures de diffraction et de leur analyse par des algorithmes de reconstruction de phase, les chercheurs ont ainsi pu reconstituer une cartographie complète des propriétés optiques d’un méta-hologramme. Ce dernier, conçu et élaboré au CRHEA, démontrait la possibilité de projeter un motif arbitraire (ici le sigle CNRS) avec des polarisations lumineuses prédéterminées.

https://www.nature.com/articles/s41467-020-16437-9#Sec13

Figure : À gauche, cartographie optique du méta-hologramme (extrait), obtenue par ptychographie. À droite, fonction optique du méta-hologramme : éclairé par un faisceau laser, le composant projette le sigle CNRS, chaque lettre portant une polarisation différente.
Figure : À gauche, cartographie optique du méta-hologramme (extrait), obtenue par ptychographie. À droite, fonction optique du méta-hologramme : éclairé par un faisceau laser, le composant projette le sigle CNRS, chaque lettre portant une polarisation différente.

Référence : Q. Song, A. Baroni, R. Sawant, P. Ni, V. Brandli, S. Chenot, S. Vézian, B. Damilano, P. de Mierry, S. Khadir, P. Ferrand, and P. Genevet, Ptychography retrieval of fully polarized holograms from geometric-Phase Metasurfaces, Nature Communications (2020).

- https://doi.org/10.1038/s41467-020-16437-9

Financements : European Research Council (ERC), European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme - Grant agreements n° 724881 and n° 639109

Contact Chercheur : Patrick Ferrand – Equipe COMiX – patrick.ferrand@fresnel.fr