Les chercheurs du Technion ont démontré, pour la première fois, que les émissions laser peuvent être créées par l'interaction des ondes lumineuses et aquatiques. Ce "laser à ondes d'eau" pourrait un jour être utilisé dans de minuscules capteurs qui combinent des ondes lumineuses, ondes sonores et aquatiques, ou en tant que fonctionnalité sur les dispositifs microfluidiques « laboratoire sur puce » utilisés pour étudier la biologie cellulaire et tester de nouvelles thérapies médicamenteuses.

Pour l'instant, le laser à ondes d'eau offre un "terrain de jeu" aux scientifiques étudiant l'interaction de la lumière et des fluides à une échelle inférieure à la largeur d'un cheveu humain, les chercheurs écrivent dans le nouveau rapport, publié la semaine dernière dans Photonique de la nature .

L'étude a été menée par Shmuel Kaminski, étudiants du Technion-Israel Institute of Technology, Léopoldo Martin, et Shai Mayani, sous la direction du professeur Tal Carmon, directeur du centre d'optomécanique de la faculté de génie mécanique du Technion. Carmon a déclaré que l'étude est le premier pont entre deux domaines de recherche qui étaient auparavant considérés comme indépendants l'un de l'autre :l'optique non linéaire et les ondes d'eau.

Un laser typique peut être créé lorsque les électrons des atomes sont "excités" par l'énergie absorbée par une source extérieure, les amenant à émettre un rayonnement sous forme de lumière laser. Le professeur Carmon et ses collègues montrent maintenant pour la première fois que les oscillations des ondes d'eau dans un appareil liquide peuvent également générer un rayonnement laser.

La possibilité de créer un laser par l'interaction de la lumière avec les ondes de l'eau n'a pas été examinée, Carmon a dit, principalement en raison de l'énorme différence entre la faible fréquence des vagues d'eau à la surface d'un liquide (environ 1, 000 oscillations par seconde) et la fréquence élevée des oscillations des ondes lumineuses (10 ¹⁴ oscillations par seconde). Cette différence de fréquence réduit l'efficacité du transfert d'énergie entre les ondes lumineuses et aquatiques, qui est nécessaire pour produire l'émission laser.

Pour compenser cette faible efficacité, les chercheurs ont créé un appareil dans lequel une fibre optique fournit de la lumière dans une minuscule goutte d'octane et d'eau. Les ondes lumineuses et les ondes d'eau se traversent plusieurs fois (environ un million de fois) à l'intérieur de la gouttelette, générer l'énergie qui quitte la gouttelette sous forme d'émission du laser à ondes d'eau.

L'interaction entre la lumière de la fibre optique et les minuscules vibrations à la surface de la gouttelette est comme un écho, les chercheurs ont noté, où l'interaction des ondes sonores et de la surface qu'elles traversent peut rendre un même cri audible plusieurs fois. Afin d'augmenter cet effet d'écho dans leur appareil, les chercheurs ont utilisé très transparent, liquides qui coulent, pour encourager les interactions entre la lumière et les gouttelettes.

Par ailleurs, une goutte d'eau est un million de fois plus douce que les matériaux utilisés dans la technologie laser actuelle. La pression infime appliquée par la lumière peut donc provoquer une déformation des gouttelettes un million de fois plus importante que dans un dispositif optomécanique classique, qui peut offrir un meilleur contrôle des émissions et des capacités du laser, ont déclaré les scientifiques du Technion.