TDK : couleurs laser réglées par tension, jusqu'à 75 % d'énergie en moins

Les lunettes connectées ont un problème d'affichage que leur taille rend difficile à résoudre. Le balayage par faisceau laser se passe d'une grille fixe de pixels : un miroir déplace un laser sur le champ de vision et construit l'image point par point. Pour rendre cette image plus nette sans agrandir l'optique, la couleur doit changer plus vite, et les systèmes actuels peinent à modifier la couleur laser rapidement et efficacement. Une équipe dirigée par Yasuhiro Takagi, chez TDK Corporation, a essayé une autre méthode pour la contrôler.

Les systèmes classiques règlent la luminosité de chaque couleur en modifiant le courant électrique qui alimente sa diode laser. Cette méthode est lente : la modulation par courant direct a une bande passante plus étroite que la modulation optique externe, ce qui limite la vitesse de changement des couleurs et, par conséquent, la résolution atteignable. Les diodes laser doivent aussi dépasser un courant de seuil avant d'émettre assez de lumière, ce qui alourdit la consommation. La puce de Takagi ne touche pas aux lasers. Des tensions appliquées à une couche mince de niobate de lithium, un matériau dont les propriétés optiques se contrôlent électriquement, règlent l'intensité des lumières rouge, verte et bleue avant leur fusion. Chaque couleur traverse un interféromètre de Mach–Zehnder, une structure qui divise la lumière puis la recombine de manière qu'une tension détermine la quantité laissée passer, et un multiplexeur formé de guides d'ondes en niobate de lithium réunit les couleurs en un seul faisceau.

Lors des expériences, les chercheurs ont piloté les canaux de couleur par la tension, et leur combinaison a produit une sortie en couleurs réelles. Le dispositif a également été intégré à un miroir de balayage MEMS, un minuscule miroir mécanique, afin de démontrer son potentiel dans un véritable système de balayage laser. La puce a atteint une bande passante de modulation de 10 gigahertz, que les chercheurs jugent suffisante pour une résolution 4K et supérieure. Ils annoncent aussi que la consommation globale pourrait baisser de plus de 75 % par rapport à l'approche classique. Comme le circuit photonique contrôle directement l'intensité lumineuse, les filtres à densité neutre qui atténuent le surplus de puissance laser ne sont plus nécessaires.

Pour l'utilisateur, la promesse est une image plus nette, issue d'un écran qui consomme moins, dans une monture qui reste petite. Les premiers bénéficiaires seraient les fabricants de lunettes connectées, qui pourraient intégrer moins de composants optiques pour y parvenir. Les sources ne donnent aucun calendrier, et il s'agit d'une démonstration en laboratoire : la prochaine étape de l'équipe consiste à réduire les pertes optiques qui surviennent lorsque la lumière traverse les guides d'ondes en niobate de lithium et lorsque les couleurs sont combinées. Des pertes moindres, estiment les chercheurs, renforceraient l'intérêt d'intégrer ce type de circuit dans des écrans portables compacts.