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Les chercheurs du Laboratoire national de Los Alamos réinventent le miroir, du moins pour les micro-ondes, en remplaçant potentiellement les paraboles 3D et les émetteurs à micro-ondes que l’on voit souvent sur les toits et les tours de téléphonie cellulaire par des écrans plats compacts, polyvalents et mieux adaptés aux technologies de communication modernes.

Des écrans plats

« Nos nouveaux réflecteurs offrent des alternatives légères et peu encombrantes aux antennes classiques. C’est un avantage pour les satellites, où il est crucial de réduire au maximum le poids et la taille », a déclaré Abul Azad, du groupe MPA-CINT du laboratoire national de Los Alamos. « Ces panneaux pourraient être facilement incorporés sur les surfaces des bâtiments ou des véhicules terrestres ».
La plupart des réflecteurs sont réciproques : par exemple dans le cas d’un miroir de salle de bain, si vous pouvez voir quelqu’un qui s’y reflète, il peut vous voir également. Ces nouveaux réflecteurs rompt cette réciprocité, ce qui en fait un miroir sans tain.
Ce réflecteur peut être contrôlé électroniquement, ce qui signifie que ses caractéristiques peuvent être reconfigurées à la volée. Cela ouvre la voie à la direction du faisceau, à la mise au point personnalisée et à d’autres fonctions difficiles à réaliser avec les antennes ordinaires. Des versions miniaturisées pourraient améliorer les circuits à base de puces en garantissant que les signaux ne vont qu’aux composants prévus et ne conduisent pas à des signaux involontaires dans d’autres parties du circuit, un problème dont les concepteurs de puces doivent souvent se préoccuper.

Des « métasurfaces »

Ces réflecteurs sont constitués d’un ensemble de composants électroniques finement structurés sur une surface plane. L’application de signaux aux composants permet au réflecteur 2D de fonctionner comme une antenne 3D et, dans certains cas, de faire des choses qu’aucune antenne conventionnelle ne pourrait faire. Ce type de dispositif est appelé « métasurface » car ses caractéristiques peuvent être modifiées électroniquement pour agir de différentes manières sans modifier la forme physique de la surface.
En appliquant des signaux électriques aux composants de ce réflecteur, les chercheurs ont réussi à moduler la métasurface pour contrôler la direction et la fréquence de la lumière réfléchie. La réponse non-réciproque du réflecteur peut aider à empêcher les antennes de capter les échos de leurs émissions sortantes et à protéger les délicats circuits des signaux entrants puissants et potentiellement dommageables.
« Nous avons démontré la première métasurface dynamique capable d’obtenir une non-réciprocité extrême en convertissant les micro-ondes en plasmons, qui sont des ondes de charge électrique à la surface du réflecteur », a déclaré Diego Dalvit, du groupe T-4 à Los Alamos. « C’est la clé pour contrôler le fonctionnement de ces réflecteurs ».

Pour diverses applications

Cette nouvelle plateforme de réflecteurs de Los Alamos ouvre des perspectives intéressantes dans diverses applications, notamment l’optique adaptative qui peut tenir compte des distorsions qui perturbent les signaux, la transmission unidirectionnelle sans fil et les nouvelles conceptions d’antennes.
Cette recherche a été publiée dans Nature Communications.
Source : Los Alamos National Laboratory
Crédit photo : Pexels