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Un micro-anneau capable de produire des impulsions lumineuses

Les chercheurs de la célèbre Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ont créé un minuscule dispositif, en forme d'anneau, capable de générer un signal laser pulsé. Ils ont reproduit avec succès des solitons de lumière au moyen d'un petit dispositif basé sur une puce électronique, établissant ainsi un nouveau record dans ce domaine.

Leur travail pourrait être utilisé dans des applications de télécommunication et dans des analyses chimiques. Les solitons sont un type d'ondes qui, contrairement à d'autres ondes, conservent leur forme même lorsqu'elles s'éloignent de leur source. Les ondes solitaires de lumière présentent un grand intérêt car elles peuvent produire des fréquences de lumières espacées régulièrement. Ces « peignes de fréquences » peuvent être utilisés dans des technologies qui demandent des fréquences largement espacées, comme les télécommunications et les analyses chimiques.

Le projet a été conduit par Victor Brasch et Michael Geiselmann au laboratoire de Tobias J. Kippenberg à l'EPFL, en collaboration avec des collègues du Russian Quantum Center. Pour générer des solitons, les scientifiques ont utilisé des structures microscopiques en forme d'anneau, constituées de nitrure de silicium. Ils sont qualifiés de « microrésonateurs » et sont depuis des années le domaine d'expertise de Tobias Kippenberg.

Les microrésonateurs sont couplés à un laser et peuvent emmagasiner la lumière qu'ils en reçoivent pendant quelques nanosecondes. « Ce laps de temps suffit pour que la lumière fasse des milliers de fois le tour de l'anneau et s'y accumule, ce qui accroît considérablement l'intensité de la lumière », explique Kippenberg.

Le laser, qui normalement est continu par nature, est converti en pulsations ultra-courtes : les solitons. La lumière est alors constituée d'une gamme de fréquences, qui peuvent être imaginées comme de différentes couleurs. Dans le microrésonateur, les fréquences sont séparées de manière très précise par une distance identique, produisant quelque chose qui ressemble à l'espacement régulier des dents d'un peigne. Par conséquent, les physiciens qualifient ce phénomène de « peigne de fréquences ».

En ajustant les paramètres d'élaboration du microrésonateur, les chercheurs ont également pu générer ce qu'on appelle un « rayonnement Cherenkov de solitions », qui élargit le spectre de fréquences.

Cette réussite signifie un nouveau record pour ce microrésonateur. Avec cette approche, un seul laser suffirait à créer une gamme de fréquences individuelles capables de transporter de l'information séparément, même à travers la même fibre optique. De plus, la spectroscopie chimique et la mesure atomique du temps sont d'autres applications potentielles.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EPFL

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