Imaginé à l’EPFZ, un pixel bidirectionnel ouvre la voie aux caméras-écrans
Des chercheurs de l’EPFZ ont conçu un pixel capable à la fois de générer des images et d’analyser la lumière qu’il reçoit. Cette technologie pourrait à terme déboucher sur des dispositifs combinant les fonctions d’écran et de caméra.
Un même pixel pourrait-il à la fois afficher une image et la capturer? Des chercheurs de l’EPFZ estiment avoir franchi une étape vers cette convergence. Publiés dans la revue Nature, leurs travaux décrivent un pixel capable de contrôler et d'analyser la lumière simultanément.
Aujourd'hui, les pixels remplissent généralement une seule fonction. Dans un écran, ils produisent des images en contrôlant la lumière émise. Dans un capteur photographique, ils analysent la lumière reçue afin de capturer une image, résume l’annonce de l’école polytechnique zurichoise. Les travaux menés par l'équipe de David Norris, à l’EPFZ, s’attaquent précisément à cette séparation entre affichage et détection. Leur technologie repose sur un phénomène fondamental de la physique: l'interférence des ondes lumineuses. Les chercheurs utilisent des surfaces nanostructurées capables de transformer la lumière en ondes de surface se propageant sur une puce. En contrôlant précisément la manière dont ces ondes sont diffusées, ils peuvent générer des motifs, des images ou des faisceaux lumineux présentant des caractéristiques spécifiques.
La réversibilité au cœur du dispositif
Les chercheurs indiquent également pouvoir contrôler et analyser d'autres propriétés de la lumière, notamment sa polarisation et sa phase. Ces capacités ouvrent la voie à la création de faisceaux lumineux complexes, mais aussi à une meilleure caractérisation de la lumière reçue par le pixel. Le fonctionnement est réversible. En observant les motifs d'interférence générés sur le composant, il devient possible de déterminer certaines caractéristiques de la lumière incidente, comme sa phase ou son état de polarisation. Plusieurs fonctions de mesure et de contrôle peuvent ainsi être réunies au sein d'un même pixel.
Les applications potentielles concernent de nombreux domaines, des écrans et caméras aux systèmes de communication optique. À plus court terme, l'équipe de l’EPFZ souhaite étendre cette technologie à des matrices composées d'un grand nombre de pixels. Une telle évolution pourrait permettre le développement de dispositifs hybrides capables d'afficher et de capturer des images simultanément.
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