La polarisation de la lumière, une propriété souvent négligée mais riche en informations, pourrait bientôt révolutionner de nombreux domaines, de l’imagerie médicale à la réalité augmentée. Des chercheurs américains ont mis au point un système d’imagerie polarimétrique compact et monocoup, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles applications passionnantes.
Un système d’imagerie polarimétrique innovant
L’équipe de recherche, dirigée par Federico Capasso, professeur de physique appliquée de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), a développé un système d’imagerie polarimétrique compact et monocoup.
Le système utilise deux métasurfaces ultra-minces : l’une pour éclairer un objet et l’autre pour capturer et analyser la lumière de l’autre côté. La première métasurface génère une lumière structurée polarisée, dont la polarisation varie spatialement selon un motif unique. Lorsque cette lumière polarisée se réfléchit ou traverse l’objet éclairé, le profil de polarisation du faisceau change. Ce changement est capturé et analysé par la seconde métasurface pour construire l’image finale en un seul cliché.
Aun Zaidi, récent diplômé du groupe de Capasso et premier auteur de l’article, explique : «Contrairement à l’imagerie polarimétrique conventionnelle, l’imagerie polarimétrique ‘active’, connue sous le nom d’imagerie de matrice de Mueller, peut capturer la réponse polarimétrique la plus complète d’un objet en contrôlant la polarisation incidente.»
Des applications prometteuses dans divers domaines
Cette technique permet une imagerie avancée en temps réel, ce qui est crucial pour des applications telles que la chirurgie endoscopique, la reconnaissance faciale dans les smartphones et le suivi oculaire dans les systèmes de réalité augmentée et virtuelle. Elle pourrait également être combinée à de puissants algorithmes d’apprentissage automatique pour des applications dans les domaines du diagnostic médical, de la classification des matériaux et de l’industrie pharmaceutique.
«Nous avons réuni deux domaines apparemment distincts, la lumière structurée et l’imagerie polarisée, pour concevoir un système unique qui capture les informations de polarisation les plus complètes. Notre utilisation de métasurfaces nanostructurées, qui remplacent de nombreux composants traditionnellement nécessaires dans un tel système, simplifie grandement sa conception», souligne Aun Zaidi.
Vers une adoption généralisée de l’imagerie polarimétrique
Federico Capasso conclut : «Notre système monocoup et compact offre une voie viable pour l’adoption généralisée de ce type d’imagerie afin de permettre des applications nécessitant une imagerie avancée.»
Cette avancée scientifique s’appliquerait à de nombreux domaines, de la médecine à la technologie, en passant par la sécurité et l’industrie. L’imagerie polarimétrique, grâce à ce système compact et efficace, pourrait bientôt devenir un outil incontournable pour de nombreuses applications innovantes.
Légende illustration : Une espèce unique de coléoptère, Chrysina gloriosa, présente une réponse distincte à la lumière polarisée circulairement qui se reflète sur sa carapace. Cette réponse chirale est correctement imagée par le nouveau système. Crédit : (Credit: Aun Zaidi/Harvard SEAS)
Article : « Metasurface-enabled single-shot and complete Mueller matrix imaging » – DOI: s41566-024-01426-x
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