Synthèse illustrée de la nouvelle approche d'invisibilité par camouflage spectral d'un objet éclairé par une lumière polychromatique
La dernière décennie a vu naître une myriade de technologies destinées à dissimuler des objets en modifiant la manière dont la lumière interagit avec ceux-ci. Ces méthodes comportent toutefois une faille majeure : elles sont inefficaces sous un éclairage constitué d’un large spectre chromatique, soit composé de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel comme la lumière naturelle. Or, le professeur José Azaña et son équipe de chercheurs de l’INRS viennent de démontrer l’efficacité d’une nouvelle cape d’invisibilité totalement novatrice, qui permet de camoufler parfaitement un objet éclairé par une lumière à large spectre. Leur avancée, publiée dans la prestigieuse revue Optica, pourrait trouver des applications en télécommunications et en sécurité informatique.
Nos yeux perçoivent la matière qui nous entoure en fonction de la lumière qui nous est renvoyée par celle-ci. Une fleur bleue, par exemple, nous apparaît comme telle, car parmi les différentes longueurs d’onde du spectre électromagnétique émises par le soleil, seules celles correspondant à la couleur bleue sont diffusées par ses pétales. Autrement dit, ce qu’il nous est donné de voir est la manière dont les objets interagissent avec les ondes lumineuses.
Les solutions envisagées habituellement afin de rendre un objet invisible visent à faire dévier la lumière pour qu’elle contourne un objet, sans interagir avec lui. De cette manière, un observateur ne peut, en théorie, discerner l’objet car il reçoit la lumière inaltérée. Certaines de ces technologies fonctionnent bien à l’échelle microscopique, à condition d’utiliser une seule longueur d’onde, c’est-à-dire une lumière d’une seule couleur. Cependant, la lumière du soleil et la plupart des sources lumineuses artificielles sont constituées d’un large spectre polychromatique. Le défi est de taille pour une lumière composée de plusieurs couleurs, car elles voyagent à des vitesses qui leurs sont propres. Ces différences de vélocité des rayons lumineux qui traversent les dispositifs d’invisibilité développés jusqu’à aujourd’hui créent des distorsions extrêmement difficiles à camoufler quand l’objet est éclairé par une lumière polychromatique.
La technique inédite proposée par José Azaña et son équipe consiste à laisser la lumière atteindre sa cible plutôt que de la faire dévier autour de l’objet. C’est en manipulant la fréquence des ondes lumineuses qui le traversent qu’ils ont réussi à le rendre indétectable. « Pour la première fois, nous avons démontré l’invisibilité d’un objet illuminé à l’aide d’une lumière polychromatique, à large spectre, de manière à ce que cette source lumineuse ne soit aucunement affectée par cet objet, explique José Azaña. Cette réalisation a été rendue possible grâce à une approche conceptuelle entièrement nouvelle de l'invisibilité. »
Le mouvement des ondes lumineuses pendant le camouflage spectral
Le camouflage spectral, ou comment modifier l’arc-en-ciel
Dans
l’expérience décrite dans Optica, la cible à faire « disparaître » est un filtre optique. Il s’agit d’un objet semi-transparent, qui absorbe certaines couleurs, tout en en laissant passer les autres. Lorsque l’on observe une lumière à large spectre à travers le filtre, elle semble altérée pour certaines couleurs du spectre, révélant ainsi la présence du filtre. Pour créer l’effet d’invisibilité désiré, on doit arriver à percevoir la lumière dans son état d’origine telle qu’elle est émise par la source, comme si le filtre n’existait pas.
Source :
Marianne Desautels-Marissal
INRS, 13 juillet 2018
