Projeter des images en trois dimensions directement depuis un smartphone, sans casque ni projecteur encombrant, pourrait bientôt devenir réalité. Des chercheurs de l'Université de St Andrews ont réussi à combiner deux technologies avancées: les écrans à diodes électroluminescentes organiques (OLED) et les métasurfaces holographiques.
Cette approche permettrait de rendre les hologrammes accessibles à tous, et pas seulement aux laboratoires ou aux cinémas. On imagine déjà des usages dans la communication, les jeux ou le divertissement, avec des images flottant littéralement devant nos yeux.
L'OLED a été placé à différentes distances (en haut à gauche: 3 cm, en haut à droite: 5 cm et en bas à droite: 6 cm) de la métasurface.
Les OLED sont déjà bien connues: ce sont les petits points lumineux colorés qui forment l'image sur l'écran de certains téléphones ou téléviseurs. Elles sont plates, fines et capables de produire leur propre lumière. Leur compacité et leur efficacité en font des candidates idéales pour créer de nouvelles sources lumineuses, que l'on peut intégrer facilement dans des dispositifs miniaturisés.
Les métasurfaces holographiques, elles, fonctionnent un peu comme des vitraux à l'échelle microscopique. Elles sont composées de minuscules structures appelées "méta-atomes", chacune modifiant la lumière qui la traverse. En jouant sur leur forme et leur disposition, les chercheurs peuvent diriger la lumière pour créer des images en trois dimensions, sans avoir besoin de lasers.
L'équipe de St Andrews a montré pour la première fois comment unir ces deux briques technologiques. Selon le professeur Ifor Samuel, cité dans la revue
Light: Science & Applications, cette avancée ouvre des perspectives inédites pour la création d'hologrammes. Son collègue Andrea Di Falco souligne que cela supprime plusieurs verrous techniques.
Le professeur Graham Turnbull ajoute un point marquant: un écran OLED classique doit activer des milliers de pixels pour afficher une image. Ici, un seul pixel OLED combiné à une métasurface peut projeter une image holographique complète. Cela signifie des dispositifs plus petits, plus simples, et potentiellement intégrés directement dans nos appareils du quotidien.
Comment fonctionnent les métasurfaces holographiques
Une métasurface est une surface artificielle, gravée à l'échelle nanométrique, qui agit comme un outil de sculpture pour la lumière. Chaque "méta-atome" modifie un paramètre de la lumière (sa phase, son intensité ou sa polarisation). Assemblés en réseau, ils transforment le faisceau lumineux en motifs d'interférences capables de reconstituer des images tridimensionnelles.
C'est ce jeu d'interférences qui permet la formation d'un hologramme. Contrairement aux systèmes traditionnels qui reposent sur des faisceaux laser, la métasurface est beaucoup plus compacte tout en restant simple à mettre en œuvre.
Ces structures sont fabriquées avec des procédés proches de ceux utilisés pour les circuits électroniques. Cela ouvre la voie à une production en série, à moindre coût, et donc à une intégration rapide dans différents domaines. Outre les hologrammes, elles pourraient servir à sécuriser des documents contre la contrefaçon, à développer des capteurs optiques plus sensibles ou encore à améliorer le stockage de données.