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    De nouvelles impulsions sonores défient les idées reçues

    Une illustration du résonateur Kerr à fibre optique, que les chercheurs de Rochester ont utilisé avec un filtre spectral pour créer des impulsions laser hautement modulées. Le motif arc-en-ciel au premier plan montre comment les couleurs d'une impulsion laser émise sont séparées dans le temps. Crédit :Université de Rochester / Michael Osadciw

    Le prix Nobel de physique 2018 a été partagé par des chercheurs qui ont été les pionniers d'une technique pour créer des ultracourts, encore des impulsions laser de très haute énergie à l'Université de Rochester.

    Aujourd'hui, des chercheurs de l'Institut d'optique de l'Université ont produit ces mêmes impulsions de haute puissance, appelées impulsions pulsées, d'une manière qui fonctionne même avec une qualité relativement faible, matériel pas cher. Les nouveaux travaux pourraient ouvrir la voie à :

    • De meilleurs systèmes de télécommunications à haute capacité
    • Calibrations astrophysiques améliorées utilisées pour trouver des exoplanètes
    • Des horloges atomiques encore plus précises
    • Appareils précis pour mesurer les contaminants chimiques dans l'atmosphère

    Dans un journal en Optique , les chercheurs décrivent la première démonstration d'impulsions fortement modulées créées par l'utilisation d'un filtre spectral dans un résonateur Kerr, un type de cavité optique simple qui fonctionne sans amplification. Ces cavités ont suscité un grand intérêt parmi les chercheurs car elles peuvent supporter « une multitude de comportements compliqués, y compris des rafales de lumière à large bande utiles, " dit le coauteur William Renninger, professeur assistant d'optique.

    En ajoutant le filtre spectral, les chercheurs peuvent manipuler une impulsion laser dans le résonateur pour élargir son front d'onde en séparant les couleurs du faisceau.

    La nouvelle méthode est avantageuse car « lorsque vous élargissez le pouls, vous réduisez le pic du pouls, et cela signifie que vous pouvez alors y mettre plus d'énergie globale avant qu'il n'atteigne une puissance de crête élevée qui cause des problèmes, " dit Renninger.

    Le nouveau travail est lié à l'approche utilisée par les lauréats du prix Nobel Donna Strickland '89 (Ph.D.) et Gerard Mourou, qui a contribué à inaugurer une révolution dans l'utilisation de la technologie laser lorsqu'ils ont été les pionniers de l'amplification des impulsions pulsées tout en faisant des recherches au Laboratoire d'énergie laser de l'Université.

    L'œuvre tire parti de la façon dont la lumière est dispersée lorsqu'elle traverse des cavités optiques. La plupart des cavités antérieures nécessitent une rare dispersion "anormale", ce qui signifie que la lumière bleue voyage plus vite que la lumière rouge.

    Cependant, les impulsions émises vivent dans des cavités de dispersion « normales » dans lesquelles la lumière rouge se déplace plus rapidement. La dispersion est dite "normale" car c'est le cas beaucoup plus fréquent, ce qui augmentera considérablement le nombre de cavités pouvant générer des impulsions.

    Les cavités antérieures sont également conçues pour avoir moins d'un pour cent de perte, tandis que les impulsions modulées peuvent survivre dans la cavité malgré une perte d'énergie très élevée. « Nous montrons des impulsions émises qui restent stables même avec plus de 90 % de perte d'énergie, qui défie vraiment la sagesse conventionnelle, " dit Renninger.

    "Avec un simple filtre spectral, nous utilisons maintenant la perte pour générer des impulsions dans les systèmes à dispersion normale et avec perte. Donc, en plus d'une meilleure performance énergétique, cela permet vraiment de savoir quels types de systèmes peuvent être utilisés. »

    Les autres collaborateurs incluent l'auteur principal Christopher Spiess, Qiang Yang, et Xue Dong, tous les assistants de recherche diplômés actuels et anciens du laboratoire de Renninger, et Victor Bucklew, un ancien associé postdoctoral dans le laboratoire.

    "Nous sommes très fiers de ce papier, " Renninger dit. "Cela a été long à venir."


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