Matériaux luminescents pour de nouvelles sources brillantes à spectre large – Newlight

Un concentrateur luminescent (CL) pompé par LED est un matériau luminescent de forme parallélépipédique dont les grandes faces sont couvertes de LED. Après avoir absorbé la lumière des LED, le matériau réémet dans le CL une lumière qui est guidée vers ses tranches. La concentration est obtenue grâce à la réflexion totale interne. Elle conduit à une luminance 10 à 20 fois plus grande que celle des LEDs. Il s'agit d'un champ de recherche émergeant avec un très fort potentiel de rupture.

Le but du projet NewLight est de développer des concentrateurs sur une large part du spectre optique (visible SWIR-short-wavelength infrared- et MWIR-medium-wavelength infrared) avec une approche systématique, multidisciplinaire, combinant matériaux et systèmes.

Inspiré des concentrateurs solaires, nous allons explorer le concept de "concentrateur en cascade" : un premier concentrateur pompé par LED, dit "primaire", est utilisé pour pomper un deuxième concentrateur, dit "secondaire". Les matériaux sont choisis de telle sorte que les bandes d'absorption et d'émission soient en accord créant ainsi une cascade de longueurs d'onde, depuis les LED de pompage jusqu'à l'émission du concentrateur secondaire. Les concentrateurs en cascade ont le potentiel pour émettre des éclairements d'un ordre de grandeur de plus que les concentrateurs actuels. La stratégie du projet NewLight est d'utiliser des matériaux bien connus pour les concentrateurs primaires et d'explorer de nouveaux matériaux pour les concentrateurs secondaires. De nouveaux cristaux seront développés pour les bandes visibles et SWIR. De nouveaux verres seront développés pour les bandes SWIR et MWIR.
En parallèle, le projet NewLight doit faire face à des challenges technologiques en lien avec les applications : efficacité des concentrateurs, refroidissement et couplage sur une fibre optique de sortie. En utilisant les symétries de la structure concentrateur et le recyclage de la lumière dans le matériau, le projet NewLight possède les clefs pour résoudre ces problèmes.

Le projet NewLight est très ambitieux, partant de nouveaux matériaux et aboutissant à des dispositifs concentrateurs aussi proches que possible des applications. Cette ambition est compatible avec la durée du projet (48 mois) grâce aux propriétés uniques des concentrateurs pompés par LED : très faible coût grâce aux LEDs commerciales et développement rapide possible grâce à la simplicité des architectures.
Le projet est organisé en 4 tâches coordonnées par une tâche de "management", dans un esprit de forte itération. Deux tâches "matériaux" et deux tâches "systèmes" sont combinées, avec une approche multidisciplinaire.

Les structures proposées devraient permettre de battre les records de luminance et de puissance pour des sources incohérentes à spectre large installant les CL comme nouvelles sources de référence. Le projet NewLight ouvrira de nouveaux champs d'application, avec des solutions simples, fiables et robustes au fort potentiel d'impact dans l'industrie photonique.
Parmi les applications potentielles, on peut citer : la métrologie, la micro-spectroscopie, l'imagerie active SWIR, la projection rouge-vert-bleue, l'inspection et le contrôle d'objets sur chaînes de productions ou les traitements lumineux en dermatologie.

Pour maximiser l'impact du projet, nous prévoyons de déposer des brevets, de faire des communications dans des conférences de large audience et dans des revues en accès libre autant spécialisées que généralistes. Nous prévoyons également des publications "grand public". Le but est de susciter l'intérêt d'une large audience pour ces sources exceptionnelles que sont les concentrateurs de lumière, que le projet NewLight contribuera à révéler.