Ces dernières années, notre collaboration a acquis une grande expérience dans la conception et la fabrication de lentilles en plastique (polyéthylène haute densité et polypropylène) actuellement utilisées dans des instruments tels que NIKA2, KISS et CONCERTO.

Cependant, pour la prochaine génération d’instruments, nous devons développer des champs de vision plus élevés et donc des lentilles plus grandes, jusqu’à un diamètre de l’ordre de 300-400 mm.

Pour des éléments optiques de cette taille, le plastique n’est plus un matériau approprié en raison de son faible indice de réfraction. Au contraire, le silicium est un excellent choix en raison de sa faible perte aux longueurs d’onde millimétriques et submillimétriques et de son indice de réfraction élevé, ce qui permet d’obtenir des conceptions optiques à haut rendement et à grand champ de vision, idéales pour une étude du ciel à grande échelle.

Cependant, l’indice de réfraction élevé des lentilles en silicium signifie également qu’une fraction importante de la lumière incidente est réfléchie. Non seulement une quantité moindre de lumière atteint les détecteurs, ce qui entraîne une diminution de la sensibilité globale, mais cela peut également entraîner d’autres problèmes systématiques de l’instrument en raison des réflexions multiples qui se produisent dans l’instrument. Les conséquences indésirables de l’indice élevé signifient que les lentilles doivent être dotées de revêtements antireflets (AR) afin de fournir des mesures du ciel à la pointe de la technologie.

Pour résoudre ce problème, nous avons développé des revêtements AR méta-matériaux. Le revêtement AR métamatériel consiste en des caractéristiques sub-longueur d’onde usinées à l’aide d’une fraiseuse dans une surface optique qui agissent comme des couches diélectriques efficaces. La forme et les dimensions des caractéristiques sub-longueur d’onde du revêtement métamatériau peuvent être réglées pour obtenir des réflexions inférieures à un pour cent dans la largeur de bande identifiée. Ce travail de R&D est possible grâce à l’utilisation d’un usinage spécifique par fraisage qui est fourni grâce à un financement LABEX ENIGMASS. Les premiers prototypes de lentilles en silicium sont censés être produits en 2023.

Mis à jour le 17 mars 2022