Peut-on réaliser une lentille réduite à une surface ultrafine, et la faire focaliser en modulant ses propriétés dans le temps ? C’est l’idée d’une lentille à retournement temporel. Le concept, introduit par John Pendry en 2008, repose sur une méta-surface active bien plus fine que la longueur d’onde. La modulation temporelle génère une onde conjuguée en phase qui peut alors se propager de l’autre côté de l’interface et former une image réelle.
Des expériences en optique avaient démontré certains des mécanismes nécessaires, notamment la conjugaison de phase et la réfraction négative dans des films minces, mais sans utiliser ces interfaces comme de véritables éléments d’imagerie capables de refocaliser un front d’onde. Ce concept a été réalisé expérimentalement à l’Institut Langevin sous la forme d’une véritable lentille, en utilisant des ondes à la surface de l’eau.
La lentille est obtenue par une électrode placée au-dessus du liquide qui modifie localement par électrostriction la célérité des ondes. En modulant la tension électrique, l’électrode constitue une méta-surface spatio-temporelle active : les ondes émises par une source ponctuelle d’un côté de l’interface sont converties et refocalisées par un processus paramétrique de l’autre côté avec une résolution limitée par la diffraction.
La fréquence de modulation permet de contrôler la position de l’image et peut produire une onde focalisée à une fréquence différente de celle de l’onde incidente. La géométrie de la méta-surface offre également un degré de liberté supplémentaire : en courbant l’interface, il devient possible de façonner le champ transmis, par exemple avec un profil parabolique de transformer l’onde issue d’une source ponctuelle située au foyer en un faisceau quasi parallèle.
Cette expérience illustre une nouvelle manière de concevoir les éléments qui contrôlent les ondes, non seulement en structurant la matière dans l’espace, mais aussi au travers de leur dimension temporelle.
Figure : Image du champ d’onde produit à la surface du liquide par la lentille à retournement temporel. La méta-surface active modulée dans le temps transforme l’onde issue du point objet A et la refocalise au point image A′ de l’autre côté de l’interface.
Référence :
S. Wildeman, A. Eddi and E. Fort
“Time-Reversal Lens and Phase Conjugation with an Active Spatiotemporal Interface”
Optical Materials Express (2026).
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