Nos lunettes bientôt équipées d'un filtre discret à vision nocturne ?

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Les chercheurs du TMOS (Centre d'excellence pour les systèmes méta-optiques transformateurs) en Australie ont mis au point une nouvelle technologie de vision nocturne. Ils ont créé un filtre infrarouge si mince qu'il pourrait être intégré à des lunettes de tous les jours, permettant à l'utilisateur de voir simultanément le spectre de la lumière visible et infrarouge.

Conversion infrarouge (IR) vers visible (VIS) pour les applications de vision.
a) Schéma d'un convertisseur non linéaire pour l'imagerie infrarouge: la lumière infrarouge éclairant un objet et passant à travers une lentille (L1) est convertie en lumière visible et captée par une autre lentille (L2) pour être observée par une caméra au silicium conventionnelle.
b) Le convertisseur idéal doit convertir tous les rayons incidents à différents angles avec la même efficacité, soit H(k) = constante. H(k) est la fonction de transfert de conversion.
c) En pratique, en raison de la dispersion angulaire du convertisseur, les composants à incidence normale sont convertis plus efficacement que ceux à angles d'incidence plus grands, soit H(klow) > H(khigh).

Traditionnellement, la vision nocturne a été réservée aux militaires, chasseurs et photographes en raison du poids et de l'encombrement des équipements. Ces dispositifs utilisent un mécanisme complexe où les photons infrarouges sont convertis en électrons, amplifiés, puis retransformés en photons visibles. Ces systèmes sont non seulement lourds mais nécessitent aussi un refroidissement cryogénique pour éviter le bruit thermique.

La nouvelle technologie développée par TMOS utilise une métasurface non locale de niobate de lithium pour une conversion ascendante des photons. Les photons traversent une métasurface résonante où ils sont mélangés avec un faisceau de pompe, augmentant leur énergie et les convertissant directement en lumière visible sans passer par une étape intermédiaire d'électrons. Ce procédé fonctionne à température ambiante, éliminant le besoin de systèmes de refroidissement encombrants.

Cette approche simplifiée permet de miniaturiser considérablement le dispositif de vision nocturne. Le nouveau filtre pèse moins d'un gramme et peut être appliqué comme un film sur des lunettes ordinaires. Laura Valencia Molina, l'une des auteurs de l'étude, souligne que cette innovation surmonte les limitations précédentes de perte angulaire inhérente aux métasurfaces non locales, permettant une conversion ascendante à haute efficacité de l'infrarouge 1550 nm en lumière visible 550 nm.

Cette innovation ouvre la voie à des applications variées. Les lunettes de vision nocturne pour le grand public pourraient améliorer la sécurité lors de la conduite nocturne, des promenades ou du travail dans des conditions de faible luminosité, sans le besoin d'équipements encombrants. En capturant simultanément le visible et l'invisible dans une seule image, cette technologie offre une vue de meilleure qualité dans l'obscurité.