Vous ne pourrez peut-être pas les voir de vos yeux, mais dans l’espace entre la lumière infrarouge et les micro-ondes se trouve une partie invisible du spectre électromagnétique où ni l’électronique ni les appareils optiques ne peuvent manipuler l’énergie. Ce qui est cool avec les ondes térahertz, cependant, c’est qu’elles ressemblent beaucoup aux rayons X : vous pouvez les utiliser pour voir à travers certains matériaux solides, mais sans l’effet secondaire « oh mon Dieu, maintenant je suis mort » de fortes doses de rayons X. Des chercheurs du groupe d’électronique intégrée Terahertz du MIT, dirigé par le professeur agrégé Ruonan Han, tentent d’exploiter cet espace. Fraîchement sorti du laboratoire du MIT, un réseau d’antennes térahertz orientables électroniquement fonctionne comme un miroir contrôlable.
Le résultat est qu’en utilisant cette tranche de technologie de la taille d’un jeu de cartes, les chercheurs ouvrent la porte. La technologie peut activer des systèmes de communication et de vision à plus grande vitesse qui peuvent voir à travers des environnements brumeux ou poussiéreux. Les chercheurs l’appellent un réseau réflecteuret expliquez qu’il fonctionne comme un miroir contrôlable avec sa direction de réflexion guidée par un ordinateur.
Le réseau réflecteur regroupe près de 10 000 antennes sur un petit appareil capable de focaliser avec précision un faisceau d’énergie térahertz sur une zone minuscule. Il peut le contrôler avec précision et rapidité sans pièces mobiles. Les images générées par l’appareil sont comparables à celles des appareils lidar, mais sont capables de pénétrer la pluie, le brouillard et la neige. Les chercheurs affirment qu’il s’agit de la première solution qui pourrait créer une résolution de qualité militaire pour les appareils commerciaux de ce type.
« Les réseaux d’antennes sont très intéressants car, simplement en changeant les délais qui alimentent chaque antenne, vous pouvez changer la direction dans laquelle l’énergie est focalisée, et c’est complètement électronique », explique Nathan Monroe, qui a récemment terminé son doctorat au MIT. Département de génie électrique et d’informatique (EECS). « Donc, il se présente comme une alternative à ces grandes antennes radar à l’aéroport qui se déplacent avec des moteurs. Nous pouvons faire la même chose, mais nous n’avons pas besoin de pièces mobiles car nous ne faisons que changer quelques bits dans un ordinateur.
Lorsqu’il est utilisé comme imageur, le faisceau d’un degré de large se déplace en zigzag sur chaque point de la scène devant le capteur, créant des images de profondeur tridimensionnelles. Contrairement à d’autres réseaux térahertz, qui peuvent prendre des heures voire des jours pour créer une image, le leur fonctionne en temps réel. Traditionnellement, calculer et communiquer suffisamment de bits pour contrôler 10 000 antennes à la fois ralentirait considérablement les performances du réseau réflecteur. Les chercheurs ont évité cela en intégrant le réseau d’antennes directement sur les puces informatiques. Les déphaseurs sont très simples – seulement deux transistors – ce qui signifie qu’ils ont pu réserver environ 99% de l’espace sur la puce, qu’ils utilisent pour la mémoire. Le résultat est que chaque antenne individuelle peut stocker une bibliothèque de différentes phases. Le déphaseur à deux transistors présente un avantage supplémentaire ; réduire de moitié la consommation d’énergie de la solution et éliminer le besoin d’une alimentation séparée.
« Avant cette recherche, les gens ne combinaient vraiment pas les technologies térahertz et les technologies de puces à semi-conducteurs pour faire cette formation de faisceaux », explique Han. «Nous avons vu cette opportunité et, également avec des techniques de circuit uniques, avons proposé des circuits très compacts mais également efficaces sur la puce afin que nous puissions contrôler efficacement le comportement de l’onde à ces endroits. En tirant parti de la technologie des circuits intégrés, nous pouvons désormais activer certains comportements de mémoire et numériques intégrés, ce qui n’existait certainement pas dans le passé.
« Parce que ce réseau réflecteur fonctionne rapidement et est si compact, il pourrait être utile comme imageur pour une voiture autonome, d’autant plus que les ondes térahertz peuvent voir à travers le mauvais temps », explique Monroe.
Monroe et son équipe s’efforcent d’obtenir une licence pour la commercialisation de la technologie par le biais d’une startup, suggérant que l’appareil pourrait être bien adapté aux drones autonomes car il est léger et ne comporte aucune pièce mobile. De plus, la technologie pourrait être appliquée dans les paramètres de sécurité, permettant un scanner corporel non intrusif qui pourrait fonctionner en quelques secondes au lieu de quelques minutes.
Ci-dessous, une vidéo démontrant le fonctionnement du système