Une nouvelle étude explique la science derrière les interfaces concaves à micro-échelle (MCI), une structure qui réfléchit la lumière pour produire des phénomènes optiques beaux et potentiellement utiles.
« Il est important de pouvoir expliquer le fonctionnement d’une technologie à quelqu’un avant d’essayer de l’adopter. Notre nouvel article définit comment la lumière interagit avec les interfaces concaves à micro-échelle », a déclaré Qiaoqiang Gan, chercheur en ingénierie à l’Université de Buffalo (UB). La recherche, notant que cette application future des effets pourrait inclure l’aide aux véhicules autonomes dans la reconnaissance des panneaux de signalisation.
La recherche a été publiée en ligne le 15 août dans Applied Materials Today et présentée dans le numéro de septembre de la revue.
Gan, doctorant et professeur de génie électrique à l’UB School of Engineering and Applied Sciences, a dirigé une étude collaborative menée par une équipe de l’UB, de l’Université de Shanghai pour la science et la technologie, de l’Université Fudan, de l’Université Texas Tech et de l’Université Hubei.
Les premiers auteurs sont Jacob Rada, titulaire d’un doctorat et étudiant en génie électrique, et Haifeng Hu, Ph.D., professeur d’optique-génie électrique et informatique à l’Université des sciences et de la technologie de Shanghai.
L’étude s’est concentrée sur un matériau rétroréfléchissant à couche mince constitué de microsphères polymères, qui sont placées sur le côté collant d’une bande transparente. La microsphère est partiellement encastrée dans la bande et la partie saillante forme le MCI.
La lumière blanche qui brille sur le film est réfléchie d’une manière qui le fait créer un anneau arc-en-ciel concentrique. Alternativement, frapper le matériau avec un laser unicolore (rouge, vert ou bleu, dans le cas de cette étude) produit un motif d’anneau clair et sombre. Les réflexions des lasers infrarouges produisent également un signal distinctif constitué d’anneaux concentriques.
L’étude décrit cet effet en détail et rapporte des expériences qui utilisent des films minces dans les panneaux d’arrêt. Les motifs formés par le matériau sont clairement visibles sur les caméras visuelles qui détectent la lumière et les caméras LIDAR (imagerie laser, détection et portée) qui détectent les signaux infrarouges, a déclaré Rada, le premier co-auteur d’UB.
« Aujourd’hui, les systèmes de pilote automatique sont confrontés à de nombreux défis dans la reconnaissance des panneaux de signalisation, en particulier dans des conditions réelles », a déclaré Gan. « Les panneaux de signalisation intelligents fabriqués à partir de nos matériaux pourraient fournir plus de signaux pour les futurs systèmes qui utilisent le LIDAR et la reconnaissance de formes visibles ensemble pour identifier les panneaux de signalisation importants. Cela peut être utile pour améliorer la sécurité routière des voitures autonomes. »
« Nous avons démontré une nouvelle stratégie combinée pour améliorer la signalisation LIDAR et la reconnaissance des formes visibles actuellement effectuées par les caméras visibles et infrarouges », a déclaré Rada. « Nos travaux montrent que MCI est une cible idéale pour les caméras LIDAR, en raison du signal fort constant généré. »
Des brevets pour des matériaux rétroréfléchissants ont été délivrés, ainsi que des partenaires en Chine, avec l’Université Fudan et l’UB en tant que titulaires de brevets. Cette technologie est disponible sous licence.
Gan a déclaré que les plans futurs comprennent des tests de film utilisant différentes longueurs d’onde de lumière et différents matériaux pour la microsphère, dans le but d’améliorer les performances pour des applications possibles telles que les panneaux de signalisation conçus pour les véhicules dotés de futurs systèmes autonomes.
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